Роль экологии в современном обществе: Значение и роль экологии в современном мире

Какова роль экологии в современном обществе и почему её считают наукой будущего?

Следует помнить, что экология — фундаментальная научная дисциплина. И надо научиться правильно пользоваться ее законами, понятиями, терминами. Ведь они помогают людям определять свое место в окружающей их среде, правильно и рационально использовать природные богатства. В качестве самостоятельной науки экология сформировалась лишь в XX в., хотя факты, составляющие ее содержание, как уже отмечалось, с давних времен привлекали внимание человека. Значение экологии как науки по-настоящему стали понимать лишь недавно. Этому есть объяснение, которое связано с тем, что рост численности населения Земли и усиливающееся воздействие человека на природную среду поставили его перед необходимостью решать ряд новых жизненно важных задач. Для удовлетворения своих потребностей в воде, пище, чистом воздухе человеку надо знать, как устроена и как функционирует окружающая его природа во всех ее взаимосвязях. Экология как раз и изучает эти проблемы. Современная экология — универсальная, бурно развивающаяся, комплексная наука, имеющая большое практическое значение для всех жителей нашей планеты. Экология — наука будущего, и, возможно, само существование человека будет зависеть от прогресса этой науки. Природа не только более сложна, чем мы о ней думаем, она гораздо сложнее, чем мы можем себе это представить. Первый закон экологии гласит: «Что бы мы ни детали в природе, все вызывает в ней те или иные последствия, часто непредсказуемые ». Термин «экология» был предложен в 1866 г. немецким биологом Эрнстом Геккелем. Он образован от двух греческих слов: oikos— дом, жилище, родина и «логос» — наука и означает дословно — «наука о местообитании». В более общем смысле экология — это наука, изучающая взаимоотношения организмов и их сообществ с окружающей средой обитания. Следовательно, результаты нашей деятельности можно предвидеть, только всесторонне проанализировав, какое влияние они окажут на природу. Для экологического анализа, дающего понимание, каким образом происходит воздействие человека на окружающую среду и обнаружение тех пределов изменения условий, которые позволяют не допустить экологического кризиса, необходимо привлечь знания различных наук. Таким образом, экология становится теоретической основой для рационального использования природных ресурсов.

Роль экологии. Какова роль экологии в современном мире?

Оглавление

Аспекты природы, затрагиваемые антропогенным фактором
Сферы нашей жизни, затрагиваемые экологией

На сегодняшний день трудно переоценить важность и роль экологии как в жизни целого общества, так и отдельно в жизни каждого человека. Так и состояние планеты зависит как от коммерческих компаний, вырабатывающих тонны отходов каждый год, так и от отдельного индивида, пользующегося благами цивилизации.

Немного истории

На протяжении всей известной истории человечество развивалось и вместе с ним развивались его понятия об окружающем мире. Очень рано люди поняли, что природными дарами нужно пользоваться разумно, не разрушая естественный баланс между человеком и планетой.

Подтверждением этого являются наскальные рисунки, говорящие об интересе человека к окружающей среде.

Из более поздних данных известно, что охрана природы активно практиковалась в Древней Греции, где жители оберегали красоту естественных лесов.

От древних греков пошло в Рим, а дальше в эпоху Возрождения, когда началось становление «современной» экологии как научной дисциплины.

Современный взгляд

Сейчас экология трактуется как наука, изучающая взаимодействие живых организмов друг с другом, а также с окружающей средой.

Любой организм, живущий на планете, поддаётся влиянию множества факторов: благоприятных и неблагоприятных. Все эти факторы условно можно разделить на две группы: биотические и абиотические. К биотическим можно отнести те, которые исходят от живой природы; к абиотическим — те, что несёт неживая природа. Например, орхидея, растущая на коре дерева, — это пример симбиоза, то есть биотического фактора, а вот направление ветра и погодные условия, влияющие на эти два организма, — это уже абиотический фактор. Всё это создаёт условия для естественной эволюции живых организмов планеты.

Но тут появляется ещё один немаловажный аспект, значительно влияющий на состояние окружающей среды — это антропогенный фактор, или человеческий фактор. Вырубка лесов, поворот рек в другое русло, добыча и разработка полезных ископаемых, выброс различных токсинов и других отходов — всё это влияет на ту среду, где такие воздействия производятся. В результате биотические и абиотические факторы на этой территории подвергаются изменениям, а некоторые из них и вовсе исчезают.

Для того чтобы регулировать изменения окружающей среды, учёные вывели основные задачи, которые должна решать экология, а именно: разработка законов разумного использования природных ресурсов, опираясь на общие принципы организации жизни, а также своевременное решение экологических проблем.

Для этого ученые–экологи выделили четыре основных закона:

всё связано со всем;
ничто не исчезает в никуда;
природа лучше знает;
ничто не даётся просто так.

Казалось бы, соблюдение всех этих правил должно было бы привести к разумному и гармоничному использованию природных даров, но, к сожалению, мы наблюдаем иную тенденцию развития этой сферы.

Почему так происходит? Почему роль экологии в жизни многих людей всё ещё остаётся на втором плане? Любая внешняя проблема — это лишь отражение человеческого сознания. Большинство даже не подозревает о том, что скрывается за результатом их ежедневной жизнедеятельности.

Резкое повышение потребительского образа жизни привело к неразумному использованию природных ресурсов. Бурное развитие научно–технического прогресса, масштабный рост сельскохозяйственной деятельности человека — всё это усугубило отрицательное воздействие на природу, что привело к серьёзному нарушению экологической ситуации на всей планете. Рассмотрим основные природные аспекты, наиболее подверженные экологическому кризису.

Воздух

Когда-то на Земле была другая атмосфера, затем произошло так, что на планете появился кислород, а вслед за ним образовались аэробные организмы, то есть те, которые питаются этим газом.

Абсолютно все аэробные существа зависят от кислорода, то есть от воздуха, и от его качества зависит наша жизнедеятельность. Всем известно ещё со школы, что кислород вырабатывают растения, поэтому, учитывая современную тенденцию вырубки лесов и активный прирост населения людей, не трудно догадаться к чему ведёт уничтожение фауны. Но это лишь один из аспектов, влияющих на состояние атмосферы нашей планеты. В реальности всё сложнее, особенно в крупно населённых городах, где по медицинским нормам концентрация токсичных веществ превышается в десятки раз.

Вода

Следующий не менее важный аспект нашей жизни — это вода. Человеческий организм состоит на 60–80 % из воды. 2/3 всей земной поверхности состоит из воды. Океаны, моря, реки постоянно загрязняются человеком. Ежедневно мы «убиваем» мировой океан добычей нефти на морских промыслах. Нефтяные пятна угрожают жизни морских обитателей. Не говоря уже о мусорных островах, непрерывно дрейфующих по поверхности океанов и морей.

Пресная вода наиболее уязвима перед лицом невежества человека. Сточные воды, различные токсины типа: ртути, свинца, пестицидов, мышьяка и многих других «тяжёлых» химикатов ежедневно отравляют реки и озёра.

Земля

Главный фундамент жизни на земле — это почва. Известно, что для того, чтобы Земля смогла создать один сантиметр чернозёма, ей потребуется около 300 лет. Нынче же один сантиметр такой плодородной почвы, в среднем, погибает за три года.

Климат

Совокупность всех экологических проблем приводит к ухудшению климата. Климат можно сравнить со здоровьем планеты. Когда отдельные «органы» Земли страдают, то это имеет непосредственное влияние на климат. Уже много лет мы наблюдаем различные аномалии в связи с изменением климата, причинами которых является антропогенный фактор. Вмешательство человека в деятельность природы привело к резкому потеплению или похолоданию в определённых зонах, к повышению уровня океана из-за стремительного таяния ледников, к ненормальному количеству осадков или к их отсутствию, а также к сильным природным катаклизмам и многому другому.

Главное — это не заострение внимания на списке проблем, а само осмысление причин их возникновения, а также концентрация на эффективных способах и методах их решения.

Какова же роль экологии в жизни человека? Что касается абсолютно каждого, с чем все мы имеем дело каждый день, каждую секунду нашей жизни; без чего жизнь, такая, как она есть сейчас, не могла бы существовать?

Здоровье

Здоровье как конструктор, от отдельных частей которого зависит его состояние в целом. Таких факторов множество, основные из них известны всем — это образ жизни, питание, деятельность человека, окружающие его люди, а также среда, где он обитает. Экология и здоровье человека плотно взаимосвязаны. Если с одной стороны идут нарушения, то другая реагирует соответствующе.

Человек, живущий в городе, рискует заболеть каким-либо серьёзным заболеванием во много раз больше, чем человек, живущий в пригороде.

Питание

Когда человек питается неправильно, у него нарушается обмен веществ, что в свою очередь приводит к более серьёзным проблемам со здоровьем. Стоит помнить, что эти нарушения могут также отразиться и на будущих поколениях.

Главная проблема для здоровья человека — это химические вещества, минеральные удобрения, пестициды, которыми обрабатываются сельскохозяйственные поля, а также использование добавок и красителей с целью улучшения внешнего вида продуктов, консервантов для увеличения срока хранения продуктов и многое другое.

Известны случаи добавления соединений тяжёлых металлов и других неблагоприятных для организма человека элементов, таких как ртуть, мышьяк, свинец, кадмий, марганец, олово и другие.

В кормах птицы и крупно-рогатого скота присутствует немало токсинов, способных вызывать рак, сбой метаболизма, слепоту и другие серьёзные заболевания.

Чтобы обезопасить себя и своих близких, необходимо внимательно относиться к продуктам, которые вы покупаете. Изучайте состав и символы, нанесённые на упаковку. Не поддерживайте производителей, которым безразлична ваша судьба и состояние нашей планеты. Особое внимание уделяйте Е-добавкам с трёхзначными цифрами, значение которых с лёгкостью можно найти в интернете и тем самым прожить более долгую и счастливую жизнь.

Жизнедеятельность и настроение

Состояние здоровья и качество питания — определяющие факторы активности и жизнеспособности человека. Как мы видим, все эти факторы можно связать с состоянием экологии на нашей планете, от которого мы напрямую зависим. Ведя здравый образ жизни, занимаясь йогой и самопознанием, просто невозможно быть безразличным к окружающей среде. Когда мы находимся на природе, дышим свежим воздухом, едим чистые, выращенные своими руками продукты — наша жизнь меняет своё качество. Состояние ума также трансформируется, от чего гармонизируется настроение и отношение к жизни в целом.

Карма

Всё в этом мире закономерно; всё, что мы делаем, так или иначе, возвращается к нам, сразу или потом — не имеет значения. Если мы будем заботиться о себе и о мире, где сейчас живём, экономить ресурсы, думая о природе, жить по совести, тогда и экологическая обстановка на планете улучшится — и нам не придётся расплачиваться за собственное безрассудство и невнимательность.

Живите осознанно, питайтесь здраво — только натуральными продуктами, — заботьтесь об утилизации и переработке отходов, пользуйтесь самым необходимым — тогда ваша жизнь и жизнь всей нашей планеты улучшится! Великое начинается с малого!

1. Роль экологии в современном обществе

1.1 Экология как наука: предмет и задачи, история её развития, методологическая основа

Существование человека неразрывно связано с определенными условиями среды (температура, влажность, состав воздуха, качество воды, состав пищи и другие). Эти требования вырабатывались в течение многих тысячелетий существования человека. Понятно, что при резком изменении этих факторов или отклонении от нормы, требуемой организму, возможны нарушение обмена веществ и как крайний случай – несовместимость с жизнью человека. Невозможно охранять природу, пользоваться ею, не зная, как она устроена, по каким законам существует и развивается, как реагирует на воздействие человека. Всё это и является предметом экологии.

В настоящее время существует много определений экологии как науки. Одно из них: «Экология – это наука о взаимных связях и взаимном влиянии живых организмов и окружающей их среды» [1].

Термин «экология» предложен в 1869г. Эрнстом Геккелем (немецкий естествоиспытатель). От греческого «ойкос» – дом, «логос» – наука. Как научная дисциплина экология имеет более чем вековую историю. Систематические экологические исследования ведутся приблизительно с 1900г. Основы экологии можно найти в научных трудах ученых прошлого века (Гумбольт, Ламарк, Северцев и др.). В развитие экологии значительный вклад внесли русские ученые Вавилов, Сукачев, Павловский, Шварц, Колесников и др. Особая заслуга принадлежит В. И. Вернадскому.

Сам Э. Геккель дал такое определение экологии: «Экология – это познание экономики природы, одновременное исследование взаимоотношений всего живого с органическими и неорганическими компонентами среды, включая непременно неантагонистические и антагонистические взаимоотношения животных и растений, контактирующих друг с другом» [8]. Одним словом, экология – наука, изучающая все сложные взаимосвязи и взаимоотношения в природе, рассматриваемые Ч. Дарвином как условия борьбы за существование.

В современном же понимании экология – наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания.

Ввиду сложности и глобальности предмета изучения, на который претендует экология, некоторыми учеными высказывались сомнения: а является ли экология самостоятельной наукой? Не есть ли она лишь искусственный синтез других отраслей знания?

На этот вопрос можно ответить с позиций науковедения. Область знаний может претендовать на роль самостоятельной науки, если имеет самостоятельные, присущие только этой науке: 1) предмет изучения; 2) цели и задачи; 3) набор методов и средств исследования, т.е. методологию.

По этим признакам на вопрос о самостоятельности науки «экология» следует ответить положительно. Т.к. ответ основывается на самом важном следствии иерархической организованности живой природы: при переходе от низших подсистем к более крупным системам, у последних возникают принципиально новые качества, свойства и законы их функционирования, которых не было на предыдущем уровне и которые не могут быть предсказаны на основании свойств подсистем низшего порядка [9].

При каждом объединении подмножеств в новое множество возникает, по крайней мере, одно новое качество или свойство [8].

Этот принцип в экологии называется принципом эмерджентности (от англ. emerdgent – неожиданно возникающий). Например, свойства воды не могут быть предсказаны на основании свойств кислорода и водорода. Применительно к живой природе принцип эмерджентности заключается в том, что биологические системы обладают свойствами, которые нельзя свести к сумме свойств составляющих их подсистем. Из принципа эмерджентности вытекает выбор подхода в изучении экологических систем.

Науке известны два различных подхода и способа мышления в изучении сложных систем [8]:

холистический (от гр. holos – весь, целый), при котором система изучается в ее целостности, исследуются общие для системы, системные функции и законы;
редукционистский (от лат. reductio – сведение сложного к простому) или мерологический (от гр. meros – часть), при котором система изучается путем детального анализа все более и более мелких подсистем, их функций и законов.

Человек от природы обладает склонностью к редукционному складу мышления, т.е. человеку свойственно выявление единичных, простых причинно-следственных связей и простых функциональных зависимостей типа «причина – следствие». Этим, в частности, объясняется сложность изучения процессов в биосфере, где имеют место многопараметрические процессы, многоуровневые обратные связи, замкнутые циклы, круговороты вещества и энергии, где следствие является одновременно и причиной многих явлений.

Следовательно, каждый уровень организации живой материи требует самостоятельного изучения. Организация и функционирование надорганизменных биологических систем: популяционных, сообществ, экосистем и биосферы – суть и являются предметом изучения экологии.

Таким образом, предметом изучения экологии в широкой постановке вопроса является система «организмы плюс среда их обитания», причем среда, преобразованная самими организмами и, в частности, человеком.

В последние десятилетие, когда угроза глобального экологического кризиса коснулась всего человечества, произошел взрывообразный рост обеспокоенности и общественного интереса к экологической проблематике. Если до 60-х годов прошлого столетия на экологию смотрели, главным образом, как на один из разделов биологии, то сейчас она вышла за ее рамки, переросла в новую интегрированную дисциплину, связанную с естественными, инженерно-техническими и гуманитарными науками. Важность и актуальность экологических проблем для судеб человечества столь велика, что для их решения необходима мобилизация всех отраслей знаний, накопленных человечеством. Происходит взаимопроникновение и взаимообогащение целями, идеями и методами между такими науками, как: науки о Земле, математика, физика, химия, классическая экология, вычислительная техника, теория больших систем, экономика, социология, политология, юриспруденция, этика, философия, медицина и др.

Этот процесс проникновения идей и задач экологии в другие области знания получил название экологизации. Экология становится интегральной гипернаукой («природа не знает факультетов») [9].

Расширение предмета экологии привело к появлению новых ее определений. Авторитетный американский эколог Юджин Одум даёт такое определение (1986 г.): «Экология – междисциплинарная область знания об устройстве и функционировании многоуровневых систем в природе и обществе в их взаимосвязи» [16]. Это очень широкое определение, но оно больше других соответствует современному широкому пониманию экологии. Экология приобретает роль всеобъемлющего мировоззрения и превращается в учение о выборе путей выживания человечества.

Целью изучения экологии является изучение законов функционирования экологических систем всех уровней и биосферы в целом в условиях природопреобразующей деятельности человечества и выработка тактики и стратегии поведения человечества в целях оптимизации функционирования этих систем [11].

Задачи экологии прямо вытекают из цели и существующих на планете проблем:

1) всеобъемлющая диагностика состояния природы планеты и ее ресурсов;

2) определение порогов выносливости экологических систем по отношению к антропогенной нагрузке;

3) выработка критериев оптимальности функционирования экологических систем;

4) изучение обратимости и путей восстановления антропогенных нарушений экологических систем;

5) разработка прогнозов изменений в биосфере и состояний окружающей человека среды при разных сценариях политического, экономического и социального развития человечества;

6) отказ от дискредитировавшей себя природопокорительной идеологии и формирование идеологии и методологии экоцентризма, направленной на экологизацию экономики, производства, политики и образования.

Методологическую основу современной экологии составляет сочетание:

1) системного анализа;

2) натурных наблюдений и измерений;

3) эксперимента;

4) моделирования.

Признание экологических систем предметом экологии, принцип эмерджентности и холистический подход к изучению неизбежно приводят к необходимости использования в качестве методологической основы науки экологии системного анализа. Системный анализ – это направление научного познания и социальной практики, в основе которого лежит исследование объекта как системы [6].

Системный подход в экологии состоит в определении составных частей экологической системы (подсистем) и взаимодействующих с ней объектов внешней среды, установлении совокупности внутренних и внешних связей, нахождении законов функционирования и их изменений в результате различных воздействий [10]. Экологические системы как объект изучения имеют ряд особенностей по сравнению с искусственными кибернетическими системами, созданными человеком:

а) беспрецедентная структурная сложность;

б) многоуровневость и перекрестность связей;

в) управляющие функции и обратные связи экологических систем диффузны и формируются внутри нее, а не направлены извне;

г) законы функционирования многофакторны, сложны и всегда нелинейны.

Системный анализ завоевал признание лишь во второй половине прошлого века, что связано, прежде всего, с развитием инструментальных и дистанционных методов наблюдений и измерений, вычислительной техники, давших возможность изучать природные системы как целостные системы на количественном уровне, а также с проникновением в экологию идей кибернетики.

Натурные наблюдения – исторически первый метод экологического исследования. Современная система наблюдений включает космические, атмосферные, наземные подземные, наводные, подводные измерительные комплексы [12]. В настоящее время действуют международная (глобальная) и национальная системы мониторинга – т.е. система контроля, оценки и прогноза качества природной среды, включающая исследование антропогенных воздействий.

Эксперименты широко применяются в экологии, как и в других естественных и технических науках. Отличие эксперимента от наблюдения состоит в том, что при эксперименте сознательно организуется определенное воздействие на экологическую систему и затем изучается реакция системы на это воздействие. Эксперименты делятся на: лабораторные и натурные.

Лабораторные эксперименты позволяют обеспечить контроль большого числа факторов, исключив воздействие неконтролируемых. Классической схемой проведения лабораторных исследований является однофакторный эксперимент, когда изучается влияние избранного фактора при фиксированных значениях всех остальных.

Натурные эксперименты позволяют исследовать влияние одного или нескольких факторов в реальных условиях.

Особое место в изучении экологических систем занимают непреднамеренные эксперименты, которые явились следствием естественных процессов (извержение вулканов, образование и исчезновение островов и т.п.) или деятельности человека [12]. По существу непреднамеренные антропогенные эксперименты — это вся история развития цивилизации, в процессе которой человечество постоянно «экспериментирует» с природой.

Моделирование – это изучение экологических закономерностей с помощью лабораторных, натурных или математических моделей. Под моделью понимается имитация того или иного явления реального мира, позволяющая делать прогнозы.

Роль и место экологии в современном обществе

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Роль и место экологии в современном обществе
ИССЛЕДОВАНИЕ БУДУЩЕГО. МОДЕЛИ МИРА
Экология городов
Экология сельскохозяйственных районов
ФОРМИРОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОЗНАНИЯ (НАУЧНЫЙ И МЕТОДИЧЕСКИЙ АСПЕКТЫ)
Заключение
Список использованной литературы
Введение
“Природа не храм, а мастерская, и человек в ней – работник.”
И. С. Тургенев
Современный мир отличается необычайной сложностью и противоречивостью событий, он пронизан противоборствующими тенденциями, полон сложнейших альтернатив, тревог и надежд.
Конец XX века характеризуется мощным рывком в развитии научно-технического прогресса, ростом социальных противоречий, резким демографическим взрывом, ухудшением состояния окружающей человека природной среды.
Поистине наша планета никогда ранее не подвергалась таким физическим и политическим перегрузкам, какие она испытывает на рубеже XX — XXI веков. Человек никогда ранее не взимал с природы столько дани и не оказывался столь уязвимым перед мощью, которую сам же создал.
Что же несет нам век грядущий — новые проблемы или безоблачное будущее? Каким будет человечество через 150, 200 лет? Сможет ли человек своим разумом и волей спасти себя самого и нашу планету от нависших над ней многочисленных угроз?
Эти вопросы, несомненно, волнуют многих людей. Будущее биосферы стало предметом пристального внимания представителей многих отраслей научного знания, что само по себе может быть достаточным основанием для выделения особой группы проблем — философско-методологических проблем экологического прогнозирования. Следует подчеркнуть, что данный аспект является одной из “слабостей молодой науки футурологии” в целом. Разработка этих проблем является одним из важнейших требований развития человеческой культуры на современном этапе развития человечества. Ученые согласились, что принятая политика по принципу “реагировать и исправлять” бесплодна, повсеместно завела в тупик. “Предвидеть и предотвращать — единственно реалистический подход”. Исследование будущего поможет всем странам мира решить самый насущный вопрос: как направить огромную по своим масштабам циркуляцию природных сил и ресурсов по пути, который будет полнее удовлетворять потребности людей и не нарушать при этом экологические процессы?
Рост масштабов хозяйственной деятельности человека, бурное развитие научно-технической революции усилили отрицательное воздействие на природу, привели к нарушению экологического равновесия на планете. Возросло потребление в сфере материального производства природных ресурсов. За годы после второй мировой войны было использовано столько минерального сырья, сколько за всю предыдущую историю человечества. Поскольку запасы угля, нефти, газа, железа и других полезных ископаемых не возобновляемы, они будут исчерпаны, по расчётам учёных через несколько десятилетий. Но даже если и ресурсы, которые постоянно возобновляются, на деле быстро убывают, вырубка леса в мировом масштабе значительно превышает прирост древесины, площадь лесов, дающих земле кислород уменьшается с каждым годом.
Главный фундамент жизни-почвы повсюду на Земле деградируют. В то время как Земля накапливает один сантиметр чернозёма за 300 лет, ныне один сантиметр почвы погибает за три года. Не меньшую опасность представляет собой загрязнение планеты.
Мировой океан постоянно загрязняется из-за расширения добычи нефти на морских промыслах. Огромные нефтяные пятна губительны для жизни океана. В океан сбрасываются миллионы тонн фосфора, свинца, радиоактивных отходов. На каждый квадратный километр океанской воды сейчас приходится 17 тонн различных отбросов суши. Самой уязвимой частью природы стала пресная вода. Сточные воды, пестициды, удобрения, ртуть, мышьяк, свинец и многое другое в огромных количествах попадают в реки и озёра.
Сильно загрязнены Дунай, Волга, Рейн, Миссисипи, Великие Американские озёра. По заключению специалистов, в некоторых районах земли 80 % всех болезней вызваны недоброкачественной водой.
Загрязнение атмосферного воздуха превзошло все допустимые пределы. Концентрация вредных для здоровья веществ в воздухе превышает медицинские нормы во многих городах в десятки раз. Кислотные дожди, содержащие двуокись серы и окись азота, являющиеся следствием функционирования тепловых электростанций и заводов, несут гибель озёрам и лесам. Авария на Чернобыльской АЭС показала экологическую угрозу, которую создают аварии на атомных электростанциях, они эксплуатируются в 26 странах мира. Исчезает вокруг городов чистый воздух, реки превращаются в сточные канавы, повсюду груды мусора, свалки, искалеченная природа – такова бросающаяся в глаза картина безумной индустриализации мира.
Главное, однако, не в полноте списка этих проблем, а в осмыслении причин их возникновения, характера и, что самое важное, в выявлении эффективных путей и способов их разрешения.
Роль и место экологии в современном обществе.
Космический корабль Земля уникальная среди планет Солнечной системы. В тонком слое где встречаются и взаимодействуют воздух, вода и земля, обитают удивительные объекты — живые существа, среди которых и мы с вами. Этот слой, населенный организмами, взаимодействующий с воздухом (атмосферой), водой (гидросферой) и земной корой (литосферой), называется биосферой. Все живые существа, и мы в том числе, зависят от сохранения ее цельности. Если слишком сильно изменить какую-либо из составляющих биосферы, последняя может полностью разрушится. Не исключено, что атмосфера, гидросфера и литосфера при этом сохраняются, но в их взаимоотношениях уже не будет участвовать живое.
В центре внимания современного человечества стоят проблемы взаимодействия человека с окружающей природной средой, экологической устойчивости планеты.
Экология – наука, исследующая функционирование систем и структур надорганизменного уровня (экосистем, или биогеоценозов) в их взаимодействии друг с другом и со средой обитания. Отсюда вытекают и задачи экологии — выявить возможные взаимосвязи различных технологий, и в первую очередь химических, биохимических, агрохимических, энергетических, разрушающих или вредно воздействующих на природную сферу, для создания общей экологической безопасности окружающей среды, в том числе и химической, биохимической, радиационной.
Говоря об экологии, мы подразумеваем как локальные, местные проблемы, с которыми сталкиваемся дома, в городе, на заводе, в поле, районе, государстве, так и глобальные.
Экология как наука включает в себя весь комплекс взаимодействия факторов — как природных и технологических, так и социальных, моральных, нравственных. Более того, социальные факторы в настоящее время становятся определяющими, ведущими, представляют собой сознательную деятельность людей, активно отстаивающих свои цели, интересы, часто далеки от интересов общества и человечества в целом, идущие иногда в разрез с этими интересами.
Еще несколько лет назад шли споры относительно самого факта антропогенного — вызванного человеком изменения климата. За последнее столетие средняя температура поверхности Земли повысилась не менее чем на 0,5–5° С. Как и было предсказано моделям, так называемого парникового эффекта, зимняя температура повысилась более значительно, чем летняя. Парниковый эффект возникает потому, что углекислый газ, метан, попадая в атмосферу, действуют как стекло в теплице, затрудняя отдачу тепла с поверхности планеты. Длительными наблюдениями установлено, что количество метана увеличивается ежегодно на 1 %, углекислого газа – на 0,4 %. Углекислый газ «ответственен» примерно за половину парникового эффекта.
Реальной экологической угрозой становится истощение озонового экрана в стратосфере. Говоря об этом, обычно отмечают знаменитую «озоновую дыру» над Антарктикой. Однако сокращение количества озона в стратосфере происходит и над нашей страной, где оно достигло уже в среднем около 3 %. Доказано, что сокращение озона только на 1 % ведет к увеличению заболеваний раком кожи на 5–7 %.
Это означает, что 6-9 тыс. человек на европейской территории нашей страны ежегодно заболевает раком кожи только по этой причине.
Коротко о проблемах пресной воды. Чистой воды у нас не хватает. Причина заключается в бесхозном, варварском отношении к воде, как к бесплатному, ничейному природному ресурсу. Ее можно забрать в каком угодно количестве, ее можно без особого наказания загрязнить. Антиэкономичность в водохозяйственном строительстве оборачивается постоянной трагедией для крупных и мелких регионов.
Еще несколько штрихов современного экологического положения.
Одной из крупных проблем у нас стало загрязнение подземных вод. Неумеренное применение пестицидов и минеральных удобрений привело к тому, что они в большом количестве оказались в грунтовых водах.
Особой экологической проблемой для нашей страны стали кислотные осадки — увеличение кислотности дождей, снега, туманов в результате выброса в атмосферу окислов серы и азота при сгорании топлива. Кислые осадки снижают урожай, губят естественную растительность, разрушают здания, уничтожают жизнь в пресных водоемах.
Когда среди глобальных экологических проблем называются сокращение видового (генетического) разнообразия живой природы, обычно подразумевают, что эта проблема связана в основном с гибелью влажных тропических лесов — мест, где сосредоточено максимальное разнообразие видов животных и растений. Проблема сокращения биологического разнообразия — это одна их самых странных проблем для будущего человечества, поскольку исчезнувший вид восстановить невозможно.
Сегодня решение экологических проблем стало одним из глобальных критериев гуманности общества, уровня его технических и научных разработок.
Современная экология относится к тому типу наук, которые возникли на стыке многих научных направлений. Она отражает как глобальность современных задач, стоящих перед человечеством, так и различные формы интеграции методов направлений и научного поиска. Превращение экологии из сугубо биологической дисциплины в отрасль знания, включившую также общественные и технические науки, в сферу деятельности, основанную на решении ряда сложнейших политических, идеологических, экономических, этических и других вопросов, обусловило ей значительное место в современной жизни, сделало ее своеобразным узлом, в котором объединяются различные направления науки и человеческой практики. Экология, на мой взгляд, все больше становится одной из наук о человеке и в определенном смысле интересует многие научные направления. И хотя этот процесс еще весьма далек от завершения, его основные тенденции уже достаточно отчетливо просматриваются в наше время. Именно в экологии (хотя и не только в ней) намечается вполне реальные точки соприкосновения между фундаментальными и прикладными научными областями, между теоретическими разработками и практическим их применением.
ИССЛЕДОВАНИЕ БУДУЩЕГО. МОДЕЛИ МИРА
Научное прогнозирование (в отличие от разнообразных форм ненаучного предвидения) — это соответственно непрерывное, специальное, имеющее свою методологию и технику исследование, проводимое в рамках управления, с целью повышения уровня его обоснованности и эффективности.
Исследование будущего разделяется на два качественно различных направления: поисковое (исследовательское) и нормативное прогнозирование. Поисковое прогнозирование — это анализ перспектив развития существующих тенденций на определенный период и определение на этой основе вероятных состояний объектов управления в будущем при условии сохранения существующих тенденций в неизменном состоянии или проведения тех или иных мероприятий с помощью управленческих воздействий. Нормативное прогнозирование (иногда его называют “прогнозированием наоборот”, т.к. в данном случае исследование идет в обратном направлении: от будущего к настоящему) представляет собой попытку рационально организованного анализа возможных путей достижения целей оптимизации управления. Этот вид прогнозов как бы отвечает на вопрос: “Что можно или нужно сделать для того, чтобы достичь поставленных целей или решить принятые задачи?”. Предметом нормативного прогнозирования выступают субъективные факторы (идеи, гипотезы, предположения, этические нормы, социальные идеалы, целевые установки), которые, как показывает история, могут решающим образом изменить характер протекающих процессов, а также стать причиной появления качественно новых, непредсказуемых феноменов действительности.
В исследовании различных аспектов взаимосвязи человека и биосферы можно выделить ряд стадий: описание — исходный, эмпирический этап, отвечающий на вопрос “что происходит в окружающей среде и в самом человеке?”; объяснение — промежуточный, теоретический этап, отвечающий на вопрос “почему это происходит?”; предвидение — завершающий, практически ориентированный этап экологического исследования, который должен давать ответы на два (как минимум) вопроса: “каким образом обнаруженные тенденции будут вести себя в будущем?” и “что следует предпринять для того, чтобы предотвратить нежелательные явления или, наоборот, способствовать реализации благоприятных возможностей?”.
К середине 1980-х годов имелось более 15 глобальных прогнозов, получивших название “моделей мира”. Самые известные и, пожалуй, наиболее интересные из них — это “Мировая динамика” Дж. Форрестера, “Пределы роста” Д. Медоуза с соавторами, “Человечество у поворотного пункта” М. Месаровича и Э. Пестеля, “Латиноамериканская модель Баричоле” А. О. Эрреры, “Будущее мировой экономики” В. Леонтьева, “Мир в 2000 году. Доклад президенту” и другие. Основоположником и идейным отцом глобального прогнозирования на основе системного анализа по праву считается американский ученый Д. Форрестер, несомненной заслугой которого является попытка использовать математические методы и ЭВМ для создания варианта модели экономического развития общества с учетом двух важнейших факторов — численности населения и загрязнения среды. Значение своей работы Дж. Форрестер видел в том, что она “будет содействовать возникновению ощущения необходимости безотлагательного решения существующих проблем и укажет на эффективное направление работы для тех, кто решится исследовать альтернативы будущего”.
У Дж. Форрестера действительно оказались последователи. Появился первый глобальный прогноз Римского клуба под названием “Пределы роста”, авторы которого под руководством Д. Медоуза построили динамичную модель мира, куда в качестве исходных данных включили население, капиталовложения (фонды), земное пространство, загрязнение, использование природных ресурсов, посчитав эти компоненты основными в динамике изменения мировой системы. Выводы авторов сводились к следующему: если сохранятся существовавшие на конец 1960-х годов тенденции и темпы развития экономики и роста народонаселения, то человечество неминуемо должно прийти к глобальной экологической катастрофе. “Апокалипсис” предрекался примерно на 2100 год. А отсюда и рекомендации: немедленно свести к нулю рост народонаселения и производства. Однако эти предложения авторов модели нереальны, неприемлемы, да и просто утопичными, но дали пищу для развития антинаучных и антигуманных теорий, способствовали резкой вспышке всякого рода неомальтузианских и геополитических рассуждений, уводящих от реальных путей преодоления экокризисных явлений.
Не случайно уже следующая модель М. Месаровича и Э. Пестеля — “Человечество у поворотного пункта” — была значительно более обоснованной. И дело не только в том, что в ней комплексная взаимосвязь экономических, социальных и политических процессов, состояние окружающей Среды и природных ресурсов представлены как сложная многоуровневая иерархическая система. Авторы попытались посмотреть на мир не как на нечто аморфно-целое, а как на систему отличающихся друг от друга, но взаимодействующих регионов. Выводы авторов этой модели более оптимистичны, чем предыдущей. Однако “прогресс” Месаровича и Пестеля можно свести к тому, что они, отвергая неизбежность “единой” глобальной экологической катастрофы, будущее человечества видят в длительных, разнообразных кризисах — экологических, энергетических, продовольственных, сырьевых, демографических, могущих постепенно охватить всю планету, если общество не примет их рекомендации перехода к “органическому росту” — сбалансированному развитию всех частей планетарной системы. Но это также далеко от реальностей, которыми полон современный мир.
Постепенно модели становились все более конкретными, а проблемы — более цельными. К настоящему времени методологические принципы, техника, методика современного глобального прогнозирования неизмеримо усложнились по сравнению с исторически первыми и простейшими методами оценки экологической емкости Земли. В новых условиях обострившихся потребностей в нахождении эффективных способов целенаправленного воздействия на процессы взаимодействия человека и биосферы встают задачи разработки конкретных прогнозов будущего человечества, формирования конкретных научно обоснованных представлений об основных возможных тенденциях развития человечества на ближайшие 50 — 100 лет. Существенно то, что результаты такого прогнозирования спектра возможностей “должны быть сформулированы не только на языке теории, но и на языке управленческой практики”. Поэтому “насущная необходимость” в создании системы глобального прогнозирования с самого начала должна осмысливаться с учетом мировой практики управления сверхсложными системами и соответственно в качестве необходимости создания “человеко-машинной системы”, т.е. автоматизированной информационно-прогнозирующей системы. Основная задача автоматизированного компьютерного прогнозирования взаимодействия человека и биосферы состоит в том, чтобы обеспечить наиболее оптимальные условия объединения усилий экологов, социологов, экономистов и других специалистов “для оценки и выбора возможных вариантов международных решений” на междисциплинарном уровне. Известный кибернетик У. Р. Эшби писал: “Ценность системного подхода заключается в том, что он применим для анализа объектов особой сложности, понимание которых с помощью традиционных методов исследования затруднено, а иногда и невозможно. Системный подход, основанный на компьютерах, отвергает смутные интуитивные идеи, извлекаемые из обращения с такими простыми системами, как будильник или велосипед, и дает нам надежду на создание эффективных методов для изучения систем чрезвычайной внутренней сложности и управления ими”.
Само создание систем автоматизированного прогнозирования, отвечающих современным требованиям методов управления, в свою очередь превратилось в одну из важнейших научно-технических проблем, перспективы решения которой непосредственно связаны с организацией междисциплинарных исследовательских программ.
Острее всего необходимость приобретения “нового компаса для научного познания”, новых принципов организации научных исследований обнаружилась в связи с прогнозированием социальных процессов. Сложность предметов исследования, а также условия функционирования в системе управления социальными процессами, где требуются оперативность принятия решений, подлинная всесторонность в учете значимых факторов, — все это не могло не стимулировать продвижение науки в этой области на “порог эры человеческого новаторства”.
Компьютеризация комплексного исследования взаимодействия человека и биосферы — исторический рубеж, которого достигла наука за очень короткий исторический промежуток времени на основе создания математических моделей живой природы. Экология уже оперирует не только простыми динамическими теориями популяций, но и всеми средствами теории динамических систем (уравнения в частных производных, в конечных разностях, интегральные и интегро-дифференциальные уравнения и т.д.). Математические методы проникли в самые разные области теоретической и прикладной экологии: в анализ взаимоотношения видов в сообществе, в исследование процессов миграции, территориального поведения, в анализ потоков вещества и энергии в экосистемах, в изучение проблем сложности и устойчивости сообществ, а также оценок влияния различных антропогенных факторов на природные системы, в исследование проблем оптимального управления природными ресурсами и эксплуатирования популяций и т.д. Компьютеризация привела к конструированию так называемых имитационных моделей взаимодействия человека и биосферы, принципиальная сложность которого требует учета большого числа как биологических, социальных, так и абиотических переменных.
Интегрированные информационно-прогнозирующие системы — “стратегические ресурсы человечества”^{— получили наиболее впечатляющее применение, позволив пользователю обращаться к информации о динамических системах в режиме реального времени. Новой информационной технологии экологического прогнозирования уже принадлежит немаловажная заслуга: она “способствовала тому, что за сравнительно короткий исторический промежуток времени глобальные проблемы оказались в поле зрения мировой общественности и стали подлинно общечеловеческими не только по своей сути, но и по признанию, которое они себе завоевали”.}
Это, безусловно, важное достижение экологического прогнозирования должно быть дополнено решительным преодолением отмеченного в публикациях ООН недостатка “методологических инструментов … интегрированного аналитического подхода к … формированию и применению адекватной политики и планирования”. Ведь лица, принимающие решения, осмысливая проблемы экологической безопасности глобально, должны иметь в своем распоряжении прогнозы локальных мероприятий. А здесь встают задачи, требующие длительной и кропотливой проработки методов принятия рациональных решений, учитывающих объективные условия иерархичности структуры систем управления, информационную ограниченность и специализацию их органов, национальные и региональные особенности в выработке систем критериев в оценке эффективности, трудно обозримое многообразие целевых установок и задач управления и т.д.
Ведущиеся в настоящее время теоретические и прикладные исследования по созданию автоматизированных систем управления и многовариантных методов обоснования принятия решений обеспечивают такую модификацию информационного сервиса, которая создает наиболее комфортабельные условия не только для численного имитационного эксперимента, но и для логической интеграции вариантов достижения поставленных целей, а также для эффективного включения в циклический процесс прогностического обеспечения оптимизации взаимодействия человека и биосферы, развития ноосферы, междисциплинарных групп экспертов и представителей общественности. В этом будущее футурологии.
Каждый крупный регион, представляющий собой территорию с определенными природными условиями и конкретным типом хозяйственного освоения, заслуживает особого рассмотрения с экологической точки зрения. Важность регионального экологического анализа заключается в том, что его результаты имеют большое прикладное значение (проблемы региона “ближе” человеку, нежели проблемы страны, континента или планеты). Помимо этого экологическое состояние регионов в конечном счете определяет и глобальное состояние природных компонентов.
С учетом того, что общее число экологических районов очень велико, а проблемы экологии во многих из них аналогичные, я рассматриваю два наиболее важных типа подобных районов.
Экология городов
Экологические проблемы городов, главным образом наиболее крупных из них, связаны с чрезмерной концентрацией на сравнительно небольших территориях населения, транспорта и промышленных предприятий, с образованием антропогенных ландшафтов, очень далеких от состояния экологического равновесия.
Темпы роста населения мира в 1.5-2.0 раза ниже роста городского населения, к которому сегодня относится 40 % людей планеты. За период 1939 – 1979 гг. население крупных городов выросло в 4, в средних – в 3 и малых – в 2 раза.
Социально-экономическая обстановка привела к неуправляемости процесса урбанизации во многих странах. Процент городского населения в отдельных странах равен: Аргентина – 83, Уругвай – 82, Австралия – 75, США – 80, Япония – 76, Германия – 90, Швеция – 83. Помимо крупных городов-миллионеров быстро растут городские агломерации или слившиеся города. Таковы Вашингтон-Бостон и Лос-Анжелес-Сан-Франциско в США; города Рура в Германии; Москва, Донбасс и Кузбасс в СНГ.
Круговорот вещества и энергии в городах значительно превосходит таковой в сельской местности. Средняя плотность естественного потока энергии Земли – 180 Вт/м2, доля антропогенной энергии в нем – 0.1 Вт/м2. В городах она возрастает до 30-40 и даже до 150 Вт/м2 (Манхэттен).
Над крупными городами атмосфера содержит в 10 раз больше аэрозолей и в 25 раз больше газов. При этом 60-70 % газового загрязнения дает автомобильный транспорт. Более активная конденсация влаги приводит к увеличению осадков на 5-10 %. Самоочищению атмосферы препятствует снижение на 10-20 % солнечной радиации и скорости ветра.
При малой подвижности воздуха тепловые аномалии над городом охватывают слои атмосферы в 250-400 м, а контрасты температуры могут достигать 5-6° С. С ними связаны температурные инверсии, приводящие к повышенному загрязнению, туманам и смогу.
Города потребляют в 10 и более раз больше воды в расчете на 1 человека, чем сельские районы, а загрязнение водоемов достигает катастрофических размеров. Объемы сточных вод достигают 1м³ в сутки на одного человека. Поэтому практически все крупные города испытывают дефицит водных ресурсов и многие из них получают воду из удаленных источников.
Водоносные горизонты под городами сильно истощены в результате непрерывных откачек скважинами и колодцами, а кроме того загрязнены на значительную глубину.
Коренному преобразованию подвергается и почвенный покров городских территорий. На больших площадях, под магистралями и кварталами, он физически уничтожается, а в зонах рекреаций – парки, скверы, дворы – сильно уничтожается, загрязняется бытовыми отходами, вредными веществами из атмосферы, обогащается тяжелыми металлами, обнаженность почв способствует водной и ветровой эрозии.
Растительный покров городов обычно практически полностью представлен “культурными насаждениями” – парками, скверами, газонами, цветниками, аллеями. Структура антропогенных фитоценозов не соответствует зональным и региональным типам естественной растительности. Поэтому развитие зеленых насаждений городов протекает в искусственных условиях, постоянно поддерживается человеком. Многолетние растения в городах развиваются в условиях сильного угнетения.
Важно рассмотреть экологические проблемы крупных городов более детально и конкретно на примере Москвы. Исчерпывающую оценку экологического состояния столь крупного и сложного объекта, как Москва, дать затруднительно по следующим основным причинам:
оценка должна учитывать множество самых разных показателей по всем районам и предприятиям, производственным зонам, магистралям, системам связи, рекреационным площадям и т. д.;
полученные сведения должны быть систематизированы, сведены в единую легко интерпретируемую систему;
система сбора и обобщения имеющихся данных пока что не имеет единой научной концепции, разрознена и даже не всеми поддерживается. Социально-экологическая модель Москвы – задача предстоящих исследований.
Обобщенные данные свидетельствуют о сложном экологическом состоянии Москвы. Город стремительно растет, переходит за кольцевую дорогу, сливается с городами-спутниками. Средняя плотность населения 8.9 тыс. чел. на 1 кв. км. Сотни тысяч источников выбрасывают в воздух огромное количество вредных веществ, т. к. частичная очистка внедрена только на 60 % предприятий. Особый вред наносится автомобилями, технические параметры которых не соответствуют требованиям и качеству воздуха. Выхлопные газы автомашин дают основную массу свинца, износ шин – цинк, дизельные моторы – кадмий. Эти тяжелые металлы относятся к сильным токсикантам. Промышленные предприятия дают очень много пыли, окислов азота, железа, кальция, магния, кремния. Эти соединения не столь токсичны, однако снижают прозрачность атмосферы, дают на 50 % больше туманов, на 10 % больше осадков, на 30 % сокращают солнечную радиацию. В целом на 1 москвича приходится 46 кг вредных веществ в год.
Тепловое воздействие увеличивает температуру в городе на 3-5° С, безморозный период на 10-12 дней и бесснежный – на 5-10 дней. Нагрев и подъем воздуха в центре вызывает подток его с окраины – как из лесопаркового пояса, так и из промышленных зон.
Расход воды в Москве на 1 жителя – около 700 л/сутки. При огромных расходах на очистку даже водопроводная вода содержит некоторое количество вредных соединений, главным образом удобрений и ядохимикатов. Водные ресурсы используются нерационально – более 20 % воды уходит неиспользованной. Например, только для бритья москвич за один раз использует до 100 литров. В районах со счетчиками (г. Зеленоград) водопотребление в 2-3 раза меньше.
Сточные воды города на 98,6 % подвергаются биологической очистке, однако в водоемы все же попадает очень много песка, соли, подкисленной и теплой воды. Дефицит воды – один из факторов сдерживания жилищного строительства. Из 1650 главных промышленных предприятий систему оборотного водоснабжения имеют лишь 160.
В пределах города почвы значительно отличаются от своих аналогов в данной природной зоне – кислых дерново-подзолистых. В первую очередь надо отметить повышение pH до 8-9, что связано с поступлением из атмосферы карбонатов кальция и магния. Почвы обогащены также органическими веществами, главным образом сажей – до 5 % вместо 2- 3 %. Содержание тяжелых металлов в 4-6 раз превышает фоновое.
Зеленые насаждения занимают 30 % площади города, что дает 25-30 м² на человека (Париж – 6, Лондон – 7.5, Нью-Йорк – 8.6). Вместе с тем насаждения внутри города мало связаны с лесопарковым поясом, да и последний слишком узкий – 15-20 км. Только с севера Москва относительно защищена зеленым поясом. До 30-40 % насаждений затронуто болезнями, угнетено и потеряло способность к самовозобновлению. Лесопарковый пояс в дни отдыха ежедневно принимает до 4 млн. человек. Эти нагрузки выше допустимых.
3.5 млн. человек в Москве живут в условиях экологического дискомфорта, а около 1 млн. – в районах предельного дискомфорта. Загрязнение отдельных частей города различно. Две трети всех вредных выбросов приходится на 6 районов. Сложная обстановка в кварталах вдоль Садового кольца.
Заболеваемость москвичей в среднем выше, чем по другим районам страны: распространены болезни органов дыхания, астма, различные виды аллергии, сердечно-сосудистые заболевания, болезни печени, желчного пузыря, органов чувств. Из 94 крупнейших городов мира Москва по рождаемости находится на 62-м, по смертности – на 70-м, по естественному приросту – на 71-м месте. Выживаемость детей во многих столицах мира в 2-3 раза выше, чем в Москве.
Экология Москвы тесно связана с фоном, природными условиями Подмосковья и климатом европейской территории России. Важнейшее значение имеет так называемый “западный перенос” – преобладание в течение года ветров западных румбов. При этом западные и северо-западные районы города получают более свежий воздух, который дополнительно очищен над лесными массивами западной части Московской области. В восточные районы Москвы поступает воздух, загрязненный над городской территорией. В периоды преобладания восточных и юго-восточных ветров Москва получает менее чистый воздух, поскольку юго-восток области залесен на 25-30 %, значительно распахан и более индустриальный. Северо-запад столицы имеет более чистые водоемы, поскольку основные водотоки Подмосковья текут с северо-запада на юго-восток. Общие особенности почв и рельефа также обуславливают дифференциацию экологических условий. Северо-запад Москвы более возвышенный, холмистый, имеет более тяжелые, глинистые и суглинистые почвы. Это способствует активному поверхностному смыву, горизонтальной миграции загрязнения , его концентрации в водоемах и малому проникновению в грунты. На юго-востоке большее распространение имеют песчаные равнинные поверхности с малыми уклонами. Здесь лучшие условия для вертикальной миграции загрязнения, заражения грунтовых вод.
Москва заметно влияет на прилегающую местность: атмосферное загрязнение распространяется на восток на 70-100 км, депрессионные воронки от забора артезианских вод имеют радиусы 100-120 км, тепловое загрязнение и нарушение режима осадков наблюдается на расстоянии 90-100 км, а угнетение лесных массивов – на 30-40 км.
Экология сельскохозяйственных районов
Сельскохозяйственные районы весьма различны по природным условиям, типам землепользования и степени освоения. Тем не менее экологические проблемы в них имеют много общего. Это связано со следующими обстоятельствами:
охватом антропогенными нагрузками больших площадей, иногда практически на 100 %;
малой лесистостью и небольшими площадями лугово-степных участков;
значительной обнаженностью, дефдированностью и эродированностью почвенного покрова;
преобладанием определенных видов загрязнения в почве, воде и грунтах, связанных с удобрениями.
Перечисленные обстоятельства свидетельствуют о специфике экологического состояния сельскохозяйственных районов, о правомерности выделения “агроэкологического” типа оценок территории.
Основной аспект агроэкологической оценки – анализ условий развития сельскохозяйственных растений: их роста, фенологии, урожайности, отношения к удобрениям, болезням, сезонным изменениям условий тепла и влаги – морозам, заморозкам, засухам, переувлажнению.
Экологические условия сельскохозяйственных угодий наиболее изменчивы на площадях богарного, неполивного земледелия. Более стабильны они в зонах орошения, где мероприятия по мелиорации ослабляют влияние внешних условий.
При региональной оценке районов сельского хозяйства важно определить степень устойчивости экосистем к антропогенным нагрузкам. Устойчивость повышается от песчаных грунтов к глинистым, от щелочных почв к кислым, при снижении континентальности климата, нарастании годового увлажнения и увеличении биологической продуктивности фитоценозов – как естественных, так и культурных.
Большая устойчивость угодий западных и северо-западных районов России к антропогенным нагрузкам не всегда имеет решающее значение для экологического состояния. Дело в том, что этим районам характерны более интенсивные типы землепользования, большие дозы вносимых удобрений. Максимальная интенсификация хозяйства характерна для территорий, прилегающих к крупным городам и промышленным зонам (Москва, Санкт-Петербург), которых также больше в западных районах. Очевидно, объективная оценка экологического состояния возможна лишь при равном учете природных и экономических факторов.
Кардинальные изменения природной среды сельскохозяйственных районов обусловлены тем, что на площадях угодий меняются потоки вещества, нарушается твердый, жидкий и растворенный сток. Сведение лесов увеличивает смыв почвы, твердый сток рек, приводит к заилению русел, водохранилищ, пойменных массивов. Расходы водотоков при сокращении лесных площадей на 10 % снижаются в среднем на 5 %. Активная миграция элементов по склонам, их быстрое поступление в водоемы с одновременным сокращением стока приводит к сильному загрязнению поверхностных вод. Это загрязнение может быть токсичным, поскольку такие опасные элементы, как кадмий, ртуть, стронций, свинец, цинк, относятся к наиболее подвижным в большинстве видов почв.
Прилегающие к крупным населенным пунктам сельскохозяйственные районы на площадях в сотни кв. км испытывают на себе влияние промышленного загрязнения. Наибольшую роль здесь играет загрязнение серой, которая в виде сернистых соединений легко разносится воздушными потоками. В нормально увлажненных нейтральных почвах влияние этого вида загрязнения невелико, но в кислых оно усиливает подкисление. На переувлажненных почвах, особенно на поймах, это может привести к резкому закислению после осушения.
Основные изменения почв в земледелии связаны с механическим воздействием на нее и с внесением удобрений. Вспашка меняет профиль почвы, разрушает структуру, приводит к обеднению верхних горизонтов, способствует усилению водной эрозии и дефляции. Наряду с рыхлением идет и уплотнение почвы.
Велико также значение органических и минеральных удобрений, мировое потребление которых – около 90 млн. т в год. Удобрения не только компенсируют вынос из почвы азота, фосфора и калия, но нередко оказываются избыточными, заражают подземные и поверхностные воды. Это имеет место главным образом в развитых странах, где вносится более 100 кг/га. В развивающихся странах этот показатель в 5 раз ниже.
Получение высоких урожаев в настоящее время невозможно без использования различных ядохимикатов для защиты растений – пестицидов, потребление которых превышает 4 млн. т/год. Однако сейчас их использование сокращается в связи с приспособлением к ним многих вредителей, гибелью почвенных микроорганизмов, заражением овощных культур и накоплением ядовитых веществ в поверхностных водах, донных осадках водоемов, организмах животных и человека.
Чрезмерные антропогенные нагрузки приводят к напряженной экологической обстановке во многих районах сельскохозяйственного освоения. Одним из примеров этого может служить Харьковская область.
Из 3140 тыс. га площади области сельхозугодьями занято 2314 тыс. га, т. е. более 70 %. Средняя лесистость – 10,5 % при оптимальной примерно 20 %. Эродированные земли – 1700 тыс. га, нарушенные – 3,2 тыс. га. Удельный вес эродированных и эрозинноопасных земель в общей площади земель приближается к 90 %, нарушенных к 0,5 %, засоленных к 11-12 %. 95 % общего объема сточных вод загрязнено и может использоваться для хозяйственно-бытового и технического водоснабжения только после очистки.
Оценка территории Харьковской области по состоянию компонентов природной среды показала, что из 25 районов неблагоприятное состояние поверхностных вод (сильное загрязнение) наблюдается в 5, растительности – в 12 и земель – в 17 районах. 7 районов, включая г. Харьков, отнесены к неблагоприятным в результате комплексной оценки экологического состояния природной среды.
ФОРМИРОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОЗНАНИЯ (НАУЧНЫЙ И МЕТОДИЧЕСКИЙ АСПЕКТЫ)
«Нельзя допустить, чтобы люди направляли на своё собственное уничтожение те силы природы, которые они сумели открыть и покорить»
Ф. Жолио-Кюри
Государство должно особое внимание уделять воспитанию экологического сознания своих граждан и, особенно, детей, так как именно детям необходимо осознать, что в первую очередь от экологии зависит их будущее и будущее следующих поколений.
Воспитание уважительного отношения людей к природе своими корнями уходит вглубь веков. На заре своей жизни на Земле человек должен был вести жестокую борьбу за свое существование. Масштаб влияния его на окружающую среду в то время был весьма незначительным. В ходе развития человечества его пассивная зависимость от сил природы все более уступала место активному влиянию, и постепенно люди начали познавать законы природы и изучать природные явления. Все это способствовало появлению и развитию естественных наук – ботаники, зоологии, зоогеографии и других. При изучении растений и животных люди постепенно начали обращать внимание на их взаимоотношения и на необходимость заботливого отношения человека к природе. Историческими предпосылками формирования экологического сознания были нравственные и гуманные отношения людей к природе, особенно к животному миру.
Экологическое сознание – это понимание необходимости охраны природы, осознание последствий нерадивого отношения к ней. Кроме того, экологическое сознание — это понимание и осознание того, что каждый человек несет ответственность за сохранение как отдельных видов животных и растений, так и в целом жизни на Земле.
Но для того, чтобы до конца понять и разобраться, что же такое экологическое сознание и каким образом его можно формировать у учащихся, сначала посмотрим, что же такое сознание вообще.
Сознание как психолого-педагогическая категория.
Сознание — это единство всех психических состояний и свойств человека, как личности. Оно представляет собой чрезвычайно сложный процесс активного отражения и духовного освоения объективной действительности. Сознание представляет собой единство всех форм познания и переживаний человека и его отношения к тому, что он отражает. Это специфическая форма жизнедеятельности человека, продукт его взаимоотношений с объективной действительностью.
В процессе жизни на каждого человека воздействуют предметы и явления, события и другие люди, составляющие окружающий его мир. Но человек, подвергаясь влияниям внешнего мира, так или иначе воздействует на него: что-то использует для удовлетворения своих потребностей, от каких-то влияний стремится уклониться, чему-то противостоит, что-то создает. Человек не только определенным образом относится к объективной действительности. В отличие от животного он определенно относится к своей жизнедеятельности, то есть к своему собственному отношению, объективно направленному на окружающий его мир. Это и есть показатель того, что жизнедеятельность человека сознательная. Сознание не добавляется к психике человека, а сама субъективная сторона психики.
Каковы же важнейшие характеристики сознания?
Первая дана уже в самом его наименовании: сознание. Человеческое сознание включает в себя совокупность знания об окружающем нас мире. В структуру сознания, таким образом, входят важнейшие познавательные процессы, с помощью которых человек постоянно обогащает свои знания. К числу этих процессов могут быть отнесены ощущения и восприятия, память, воображение и мышление. С помощью ощущений и восприятий при непосредственном отражении воздействующих на мозг раздражителей в сознании складывается чувственная картина мира, каким он представляется человеку в данный момент.
Память позволяет возобновить в сознании образы прошлого. Воображение — строить образные модели того, что является объектом потребности, но отсутствуют в настоящее время. Мышление обеспечивает решение задач путем обобщения знаний. Нарушение, расстройство, не говоря уже о полном распаде любого из указанных психических познавательных процессов, неизбежно становится расстройством сознания.
Вторая характеристика сознания — закрепленное в нем отчетливое различие субъекта и объекта, то есть того, что принадлежит «Я» человека и его «не Я». Человек, впервые в истории органического мира выделившийся из него и противопоставивший себя окружающему, продолжает сохранять в своем сознании противопоставления и различения. Он единственный среди живых существ способен осуществить самопознание, т.е. обратить психическую деятельность на исследование самого себя.
Третья характеристика сознания — обеспечение целеполагающей деятельности человека. В функции сознания входит формулирование целей деятельности, при этом складываются и взвешиваются ее мотивы, принимаются волевые решения, учитывается ход выполнения действий и вносится в него все необходимые корректировки и т.д.
Всякое нарушение в результате болезни или по каким-либо иным причинам возможности осуществить целеполагающую деятельность, ее координацию и направленность рассматривается, как нарушение сознания.
Наконец, четвертая характеристика сознания — включение в его состав определенного компонента. В сознание человека неизбежно входит мир чувств, где находят отражение объективные и прежде всего общечеловеческие отношения, в которые включен человек. В сознании человека представлены эмоциональные оценки межличностных отношений. И здесь, как и во многих других случаях, патология помогает лучше понять сущность нормального сознания.
Таким образом, можно сделать следующие выводы:
Целью исследования взаимодействия экологического и нравственного воспитания является формирование человека с высоким уровнем эколого-нравственной культуры, сочетающего в себе эколого-нравственные знания и убеждения, устойчивую линию поведения и действий, мотивируемых эколого-нравственными ценностями.
В целях формирования эколого-нравственной культуры граждан необходим комплекс мер: продолжить работу по совершенствованию содержания учебных программ по естественно-научным дисциплинам с учетом эколого-нравственных вопросов в соответствии с содержанием образования, совершенствовать соответствующую литературу.
Изучение эколого-нравственного потенциала современных школьных программ и учебников естественнонаучных дисциплин показало, что в них имеются большие возможности для осуществления эколого-нравственного воспитания подростков, но реализованы эти возможности недостаточно.
Расширять и углублять все виды внеурочной деятельности эколого-нравственного воспитания — познавательную, трудовую, опытническую, краеведческую. Внедрять в учебный процесс учебных заведений различные спецкурсы и факультативы эколого-нравственного аспекта.
Активизировать участие подростков в разнообразной опытно-исследовательской, природоохранной деятельности, организовывать различные экологические клубы, кружки, экологические лагеря и т.д.
Отразить вопросы эколого-нравственного воспитания в документах по воспитанию учащихся школ и гимназий (в уставах и в положениях школы-гимназии, планах учебно-воспитательной работы).
Заключение
«Счастливой будет та эпоха, когда честолюбие начнёт видеть величие и славу только в приобретении новых знаний и покинет нечистые источники, которыми оно пыталось утолить свою жажду. То были источники бедствий и тщеславия, утолявшие жажду только невежд, героев завоевателей и истребителей человеческого рода. Довольно почестей Александрам! Да здравствует Архимед!!!»
Сен-Симон
Мы вынуждены сегодня признать, что тревожная экологическая ситуация сложилась во многих регионах нашей страны в результате некомпетентного хозяйствования, недостатка знаний и действий вслепую, потребительского отношения к природным богатствам, отождествления слов И. В. Мичурина о том, чтобы не ждать милостей от природы, а брать их у нее, с нещадной эксплуатацией природных ресурсов, а также превалирования технократического мышления, при котором процесс ассоциируется со всевозрастающими количествами извлеченного из недр Земли угля, выплавленной стали, произведенной электроэнергии… Значение охраны природы как неприемлемого условия выживания человечества и каждого человека сейчас осознается нашим обществом, однако, к сожалению, оно мало готово к последовательной и безусловной реализации природоохранных мер, причем не только из-за недостатка необходимых для этого средств, но и вследствие отсутствия экологической культуры населения, несформированности экологического мышления у работников народного хозяйства. Таким образом, решение экологических проблем в огромной степени зависит от постановки экологического образования и воспитания подрастающих поколений. Вступающие в трудовую жизнь люди должны иметь четкое представление о том, что природные ресурсы не бесконечны и технология производства любой продукции должна удовлетворять такому, с экологической точки зрения, требованию, как минимальной потребление материалов и энергии. Они должны хорошо знать законы природы, пронимать взаимосвязь природных явлений, уметь предвидеть и оценивать последствия вмешательства в естественное течение различных процессов. У них должно быть выработано «экологическое мировоззрение», т.е. сознание приоритетного решения экологических проблем при осуществлении любых проектов, разработок современных технологий, создание машин и механизмов, при всяком хозяйственном начинании, а также твердое убеждение в том, что без уверенности в безвредности для окружающей среды того или иного мероприятия оно не должно реализовываться.
Производственная деятельность людей должна постепенно менять основу. Предстоит новая модернизация, которую естественно назвать экологической, поскольку она будет ориентироваться на создание производств, не разрушающих равновесного состояния биосферы, т.е. вписывающихся в ее биогеохимические циклы. Преодоление экологического кризиса только техническими средствами невозможно. Тем более невозможно поддержание состояния равновесия, если общество не будет преобразовывать само себя, свою нравственность, а будет опираться только на технические решения. Человечество ожидает длительный и весьма трудный процесс совместного преобразования природы и общества, причем решающее значение в его длительности будет иметь формирование цивилизации, отвечающей новым потребностям человека, согласованным с новыми реалиями окружающей природы.
Новая цивилизация для того, чтобы она оказалось способной обеспечить дальнейшее существование на Земле человечества как развивающегося вида, должна опираться не только на новую технологическую основу производственной деятельности людей, но и на глубокое понимание места человека в окружающем мире, без чего невозможно формирование новой нравственности, т.е. нового общественно необходимого поведения людей. Широкая образованность носителя планеты необходима и для становления новой морали, т.е. духовного мира людей. Охрана природы — задача нашего века, проблема, ставшая социальной. Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей окружающей среде, но до сих пор многие из нас считают их неприятным, но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мы ещё успеем справится со всеми выявившимися затруднениями.
Однако воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и действенная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов, если разработает новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого Природе Человеком.
Только по-настоящему образованное и интеллигентное общество будет способно вступить в эпоху ноосферы или в период своей истории, когда оно сможет реализовать режим коэволюции природы и общества. Это утверждение столь очевидно, что оно тоже может быть включено в исходную систему постулатов. Государство, которое не уделяет должного внимания проблемам экологии, лишает себя будущего.
Следовательно, наряду с новой модернизацией человечеству предстоит создать новую культуру во взаимоотношениях между людьми, так и с природой, субъектом которой является человек. В ее основе должно лежать всеобъемлющее воспитание и образование, которое естественно назвать экологическим.
Список использованной литературы
Горшков С.П. Экзодинамические процессы освоенных территорий. – М.: Недра, 1982.
Григорьев А.А. Города и окружающая Среда. Космические исследования. – М.: Мысль, 1982.
Никитин Д.П., Новиков Ю.В. Окружающая Среда и человек. – М.: 1986.
Одум Ю. Основы экологии. – М.: Мир, 1975.
Радзевич Н.Н., Пашканг К.В. Охрана и преобразование природы. – М.: Просвещение, 1986.
Алимов А. А., Случевский В. В. Век XX: экология и идеология. — Л.: Лениздат, 1988. — 111 с. — (Мифы и реальность: На фронтах идеологической борьбы).
Кузнецов Г. А. Экология и будущее: Анализ философских оснований глобальных прогнозов. — М.: Изд-во МГУ, 1988. — 160 с.
Математические модели в экологии и генетике. М., 1981.
Моисеев Н. Н. Путешествие в одной лодке // Химия и жизнь. 1977. № 9.
Юнг Р. Будущее уже началось// Курьер ЮНЕСКО. 1971. Апр.
Эшби У. Р. Введение в кибернетику. М., 1959.
Проблемы экологии в современном мире
Человек принялся губить природу с самых первых дней своего существования. По мере того, как усложнялась человеческая цивилизация, так же стремительно ухудшалось и состояние экологии на нашей планете.
Стремительно ухудшается генофонд. Вот уже несколько веков количество видов растений и животных с большой скоростью неумолимо сокращается. Мы уже лишились около девятисот тысяч видов, и эта цифра продолжает расти. Исходя из своих нужд и потребностей, человек продолжает разрушать естественную среду обитания живых организмов, вырубая леса, сокращая количество водоемов, меняя естественные русла рек и так далее.
Вырубка леса. Уничтожение лесных массивов происходит по всей планете и затрагивает даже парки и охраняемые зоны, которые являются главным поставщиком кислорода на планете. Немалый вред флоре доставляют и кислотные дожди, причиной которых являются различные предприятия, по большей части металлургические производства. В процессе своей деятельности они загрязняют атмосферу оксидами серы и азота.
Загрязнение атмосферы не обошло стороной ни одну страну. Везде есть промышленные предприятия, вредные отравляющие воздух выбросы, выхлопные газы от транспорта. При этом продукты переработки предприятий, выбрасываемые в воздух, могут распространяться на большие расстояния.
Загрязнение почвы происходит регулярно путем утилизации в земле отходов. Причем, не только предприятиями, но и обычными людьми. Отходы, стремительно увеличивающиеся в объеме, нередко используют в качестве удобрения для выращивания фруктов и овощей, польза которых крайне сомнительна. Различные удобрения, используемые в сельском хозяйстве, наносят не меньший вред почве, не говоря уже о специальных ядохимикатах.
Загрязнение воды. Промышленные отходы так же вредят рекам, озерам и другим водоемам. Во многих районах планеты вода непригодна для питья. Каждый год в мировой океан поступает более 26 млн.т. нефтепродуктов, огромное количество неразлагающихся веществ, продуктов химической и военной промышленности. Что в свою очередь сказывается на морских обитателях.
Истощение полезных ископаемых. Не секрет, что за последние десятилетия количество полезных ископаемых уменьшилось почти вдвое. Это грозит преждевременным уничтожением всех ресурсов и угасанием источников энергии.
Разрушение озонового слоя. Примерно в 30 километрах от Земли находится тонкий озоновый слой, поглощающий ультрафиолетовые лучи. Это дает нам защиту от многих заболеваний кожи, в том числе онкологии. Озоновый слой разрушают аэрозоли на основе фреонов, двигатели самолетов и космических кораблей. Дальнейшее разрушение этого слоя атмосферы способно кардинально изменить климат планеты.
Не будет преувеличением сказать, что планета – наша мать. Она нас кормит, поит, одевает, дает уют и комфорт. Но пользуясь всеми этими благами человек не только не заботиться о своем главном сокровище, но и нещадно губит его. На сегодняшний день существует много международных организаций, выступающих за предотвращение загрязнения окружающей среды и направленных на решение многих проблем. Путей решения существует множество, однако необходимо понимать, что в узких рамках эти методы не работают. Заниматься проблемами экологии необходимо всем предприятиям по всей Земле. Если нам не удастся остановить вырубку лесов, в скором времени большая часть зеленых насаждений будет истреблена. Загрязнения мирового океана приведут к глобальным катаклизмам, массовым заболеваниям и увеличению уровня смертности.
Поэтому экологическое обслуживание предприятий несет важнейшую роль для каждого человека и всей Земли.
В настоящее время мы уже можем наблюдать предпосылки этой трагедии. Если не будут улучшены и систематизированы принципы утилизации отходов, не будут найдены дополнительные источники энергии и ликвидированы ядерные вооружения нельзя говорить о дальнейшей мирной и здоровой жизни на планете Земля.
Курс «Общая экология»
ГЛАВНАЯ
НАШ ФАКУЛЬТЕТ
ПОСТУПЛЕНИЕ
ПЕРЕВОД И ВОССТАНОВЛЕНИЕ
ОБРАЗОВАНИЕ
Учебно-методическая комиссия
Бакалавриат
Магистратура
Аннотации элективных дисциплин
Образовательные программы 2020/21
Аспирантура
Докторантура
Выпускникам
Конкурсы и стипендии
Соц. пакет студента
Вопросы по справкам и документам
НАУКА
ЭТИЧЕСКИЙ КОМИТЕТ
ШКОЛЬНИКАМ И УЧИТЕЛЯМ
СТУДСОВЕТ
БИБЛИОТЕКА
ЭКСПЕРТНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
БЛОГ
ОТДЕЛ ОРГАНИЗАЦИИ ПРАКТИК И СОДЕЙСТВИЯ ТРУДОУСТРОЙСТВУ
АДМИНИСТРАЦИЯ
СВЕДЕНИЯ О СПбГУ
ЗЕЛЕНЫЙ КАМПУС
НЦМУ «АГРОТЕХНОГЛОГИИ БУДУЩЕГО»
ВСТРЕЧИ С ПРЕДСТАВИТЕЛЯМИ СТУДЕНЧЕСКОГО СОВЕТА

Авторизация
Запомнить меня на этом компьютере
Забыли свой пароль?

Главная / Образование / Бакалавриат / Экология, биоразнообразие, биоресурсы
Курс «Общая экология»

Общие документы

Программа курса «Общая экология»

Программа практических занятий к курсу «Общая экология»

Литература к курсу «Общая экология»

Теоретические термины

Вопросы к зачету

Контрольные вопросы для проверки

Тема 1: Роль экологии в современном обществе

Краткая история Охраны природы

Пути развития человечества

Тема 2: Экология — задачи и перспективы

Специфика проявления общих принципов организации

Тема 3: Понятие экологического фактора

Купол толерантности и комплексный градиент факторов

Тема 4: Классификация экологических факторов

«Синтетическая» классификация экологических факторов

Тема 5: Уровни действия абиотических факторов

Эффекты, вызванные действием абиотических факторов

Тема 6: Экологическая роль факторов питания

Специфика действия факторов питания

Тема 7: Биотические факторы

Различные типы взаимодействий между популяциями

Тема 8: Динамика численности популяций

Основные признаки r- и K-отбора

Факторы динамики численности

Тема 9. Экологическая система

Структура экосистемы

Функционирование экосистемы

Гомеостаз экосистемы

Тема 10. Энергетика экосистемы

Экологическая эффективность

Тема 11. Биогеохимические циклы

Блочная модель круговорота

Тема 12. Биотическое сообщество

Закономерности видового разнообразия

Тема 13. Развитие и эволюция экосистемы

Изменения признаков экосистемы в процессе сукцессии

Параметры нарушений различного уровня

Тема 14. Экосистемы как хорологические единицы биосферы

Иерархический ряд экосистем

Сочинение на тему: “Экология в жизни человека” 👍
В современном мире существует огромное количество разнообразных проблем. Одной из самых актуальных из них является экология. Почему же так стало?
Что изменилось с времен, которые уже прошли, когда люди об экологии вообще не задумывались? Почему сегодня все настолько озабочены окружающей средой и постоянно обсуждают различные экологические проблемы? И, вообще, правильно ли это?
Рационально ли?
Стоит заметить, что человечество – это саморегулирующийся механизм, который самостоятельно и автоматически регулирует все те процессы,
которые в нем происходят. Во все времена человечество эксплуатировало природу, забирая из нее то, что им было от нее нужно. Но люди никогда ничего природе не возвращали, только лишь используя ее дары, но ничего не давая взамен.
И вот в определенный момент, в момент пикового развития современной науки человечество поставило себе рациональным вопросом: а может ли эта эксплуатация длиться вечно? И люди поняли, что такое наглое использование природы не может длиться вечно. Человек увидел, что некоторые виды растений и животных навсегда исчезли с лица земли.
Также человек поняла, что численность некоторых
видов живых существ резко продолжает сокращаться. И это абсолютно ненормально. Если не обращать на это внимания и не пытаться остановить все эти самые неприятные процессы, вскоре человек может остаться единственным живым существом на планете. И когда человек все это поняла, она начала задуматься о том, как же бороться с такой проблемой.
Она начала создавать специальные правила, формулировать законы и даже международные акты, которые бы защищали окружающую среду – животных, растения и все остальное, что столь важное для продолжения существования мира. Невозможно даже представить, какие печальные последствия ждут человечество, если экологическая ситуация будет все время ухудшаться. Нельзя исключать возможности возникновения страшных катаклизмов, гибели тысяч или даже миллионов людей.
Очень хорошо, что люди поняли, насколько серьезными могут быть последствия недосмотра за экологией и игнорированием этих проблем.
Действительно, сейчас об этом можно говорить с абсолютной уверенностью, сейчас экология стала гораздо более важной, чем когда-либо ранее. Перед человечеством возникла серьезная опасность – уже исчезли некоторые виды живых существ, могут исчезнуть и другие, нельзя исключать, что так же может исчезнуть и человек. По этой причине так много внимания сегодня уделяется чистоте воды и воздуха, сохранению всех существ на нашей земле.
Я убежден, что нынешние процессы, проводимые в обществе по сохранению природы, абсолютно правильные – человек всегда борется с самыми серьезными проблемами, когда это актуально.
Экология — важная наука
Экология — это изучение взаимодействия живых существ и окружающей их среды. Это дает новое понимание этих жизненно важных систем, какими они являются сейчас, и того, как они могут измениться в будущем.
Почему важна экология?
Экология обогащает наш мир и имеет решающее значение для благополучия и процветания людей. Он дает новые знания о взаимозависимости между людьми и природой, что имеет жизненно важное значение для производства продуктов питания, поддержания чистоты воздуха и воды и сохранения биоразнообразия в условиях меняющегося климата.
Можем ли мы сохранить среду обитания и ее биоразнообразие?
Да. Экология — важнейшая основа сохранения природы. Сохранение мозаики местообитаний обеспечивает выживание богатого разнообразия видов. Например, пустоши — ценный ландшафт, который быстро исчезает на большей части территории Западной Европы, но исследования помогли определить, как сохранить его экологические характеристики.
Можем ли мы предсказать экологические последствия загрязнения и изменения климата?
Правительства и граждане всего мира все больше осознают последствия загрязнения атмосферы и изменения климата.В крупномасштабных экспериментах растения и животные подвергаются тщательно контролируемой атмосфере и различным экологическим условиям. Ученые используют эту информацию, чтобы понять, как они реагируют на уровни загрязнения, и делать прогнозы относительно будущего изменения климата.
Можем ли мы ловить рыбу в океане, не истощая его богатства?
Это возможно, но зависит от того, где мы находимся в мире. В Антарктике управление морской экосистемой в настоящее время осуществляется в соответствии с международным соглашением о сохранении живых ресурсов.Это упрощает понимание морских сообществ и их взаимодействий, а также помогает более внимательно следить за видами, находящимися под угрозой исчезновения.
Как уничтожение лесов влияет на популяции птиц?
Около трети видов лесных птиц не могут жить в небольших остатках леса. Более мелкие птицы, такие как лесная малиновка, будут использовать участки размером до 10 га, а самым крупным видам, таким как коричневощекая птица-носорог, потребуются участки размером более 10 квадратных километров. Сегодня леса во всем мире продолжают расчищаться и превращаться в различные виды землепользования.Например, к 2005 году более 80% высоких лесов в Гане было вырублено всего за 100 лет. К счастью, исследователи использовали экологические исследования, чтобы выяснить, какое влияние оказывает переустройство земель на местные виды.
Следует ли защищать мангровые заросли?
Мангровые заросли играют несколько экологических ролей: от закрепления наносов до нерестилищ для молоди рыбы. Мангровые леса также являются источником продуктов питания, лекарств и дров для местного населения. Таким образом, мангровые леса представляют собой многоцелевую экосистему, и понимание экологами этой уникальной экосистемы показало, что они очень чувствительны к изменениям и требуют устойчивого управления для сохранения своего биоразнообразия.
Нравится то, за что мы выступаем?
Поддержите нашу миссию и помогите развить новое поколение экологов, сделав пожертвование Британскому экологическому обществу.
Пожертвовать И, пожалуйста, поделитесь этим
Что такое экология? — Экологическое общество Америки
Какое отношение ко мне имеет экология?
Экология — это исследование взаимоотношений между живыми организмами, включая человека, и их физической средой; он стремится понять жизненно важные связи между растениями и животными и окружающим их миром.Экология также предоставляет информацию о преимуществах экосистем и о том, как мы можем использовать ресурсы Земли таким образом, чтобы сохранить окружающую среду здоровой для будущих поколений.
Кто такие экологи?
Экологи изучают эти взаимоотношения между организмами и средами обитания самых разных размеров, от изучения микроскопических бактерий, растущих в аквариуме, до сложных взаимодействий между тысячами растений, животных и других сообществ, обитающих в пустыне.
Экологи также изучают многие виды окружающей среды.Например, экологи могут изучать микробы, обитающие в почве под вашими ногами, или животных и растения в тропическом лесу или в океане.
Роль экологии в нашей жизни
Многие специальности в области экологии, такие как морская экология, растительность и статистическая экология, предоставляют нам информацию, позволяющую лучше понять мир вокруг нас. Эта информация также может помочь нам улучшить нашу окружающую среду, управлять нашими природными ресурсами и защитить здоровье человека. Следующие ниже примеры иллюстрируют лишь некоторые из способов, которыми экологические знания положительно повлияли на нашу жизнь.
Улучшение окружающей среды
Загрязнение от моющих средств и удобрений для стирки
В 1960-х годах экологические исследования выявили две основные причины плохого качества воды в озерах и ручьях — фосфор и азот, которые в больших количествах были обнаружены в стиральных порошках и удобрениях. Получив эту информацию, граждане смогли предпринять необходимые шаги для восстановления озер и ручьев в своих общинах, многие из которых снова стали популярными среди любителей рыбной ловли и купания.
Вторжения неместных или интродуцированных видов
Изображение покрытых кудзу деревьев в Атланте, штат Джорджия, США
Некоторые неместные виды (растения, животные, микробы и грибы, не родом из определенной области) угрожают нашим лесам, пахотным землям, озерам и другим экосистемам. Интродуцированные виды, такие как лоза кудзу, показанная здесь, делают это, конкурируя с растениями и животными, которые изначально были там, часто при этом нанося ущерб окружающей среде. Например, цыганский мотылек, уроженец Европы и Азии, сеет хаос на больших участках лесных угодий, дефолиируя или поедая листья с деревьев.Сначала высокотоксичные химические вещества, которые также отравляют других животных, были единственными доступными методами борьбы с этим завезенным вредителем. Выбирая уязвимые стадии жизненного цикла бабочек, экологи разработали менее токсичные подходы для контроля их численности.
Общественное здравоохранение
Природные услуги
Очистка водно-болотных угодий в Ft. МакГенри, Балтимор.
Экологи обнаружили, что болота и водно-болотные угодья фильтруют токсины и другие загрязнения из воды. Сообщества могут пожинать плоды этой экологической услуги.Если оставить некоторые из этих фильтрующих экосистем нетронутыми, это может снизить нагрузку на водоочистные сооружения, которые были построены для выполнения тех же функций. Используя естественные системы фильтрации, у нас есть возможность строить меньше новых очистных сооружений.
Биомедицинский вклад
Экологи обнаружили, что многие растения и животные производят химические вещества, защищающие их от хищников и болезней. Некоторые из этих же химических веществ были синтезированы учеными или извлечены из организма и использованы для лечения болезней человека.Например, тихоокеанский тис производит вещество, которое используется при лечении рака. Другой пример — вещество, содержащееся в подковообразных крабах, гемолимфе, которое используется при лечении лейкемии.
Болезнь Лайма
Взрослый олень (Ixodes scapularis) сидит на листе. Фотография Министерства сельского хозяйства США Скотта Бауэра.

Болезнь Лайма — это потенциально серьезная бактериальная инфекция, которая передается человеку некоторыми клещами. Экологические исследования показали, что люди с большей вероятностью заболеют болезнью Лайма, когда желудей много.Почему? Потому что желудями питаются мыши и олени, являющиеся переносчиками болезни и клещей. Больше желудей обычно означает больше мышей и оленей, что создает благоприятные условия для процветания больших популяций клещей. Зная связь между желудями, оленями, мышами и клещами, экологи могут предсказать вероятность заражения и сообщить людям, когда им нужно быть более осторожными на открытом воздухе.
Управление природными ресурсами
Защита исчезающих видов
Член семейства ласковых в черной маске когда-то встречался на центральных лугах и в бассейнах от юга Канады до Техаса, но сейчас это одно из наиболее угрожаемых млекопитающих в Северной Америке.(источник Википедия)

Некоторые из самых любимых видов нашей нации, такие как белоголовый орлан и сокол-сапсан, а также бесчисленное множество других менее известных видов, например, Вирджиния-ушастая летучая мышь и американский жук-погребальный, либо были возвращены на грань исчезновения, либо их численность стабилизировалась. Эти успехи являются результатом успешных усилий по разведению в неволе, методов реинтродукции и лучшего понимания видов, отчасти благодаря экологическим исследованиям.
Решения для лесного хозяйства
Аспирантка Кристина Бельски записала данные во время предписанного пожара высокой интенсивности, горящего через заросшие можжевельником луга частной собственности. Кредит, Дирак Твидвелл .

Экологические концепции применялись к управлению лесами и постепенно интегрируются в традиционную науку о лесах. Например, экологические исследования показали, что огонь играет ключевую роль в поддержании здоровья лесных экосистем в определенных типах лесов.Эти знания стимулировали проведение дополнительных исследований по поиску способов использования контролируемых пожаров для предотвращения непредсказуемых и дорогостоящих лесных пожаров.
Решения для сельского хозяйства
Глифосатные поля

Биологический контроль — это метод, который использует естественных врагов и хищников вредителей для контроля повреждений сельскохозяйственных культур. Частично он основан на знании экологии вредителей, что позволяет понять, когда и где они наиболее уязвимы для своих врагов. Биологический контроль уменьшает повреждение урожая насекомыми, экономит деньги и уменьшает проблему, связанную с пестицидами.
Решения для рыбалки
Тралы рыболовного судна. Любезно предоставлено фото: Иоахим Мюллерхен

Экологические исследования показали, что эстуарии являются рассадниками рыбных популяций, обитающих в прибрежных водах, что является важной причиной для защиты этих территорий. Экологические исследования также выявили препятствия, такие как плотины, с которыми рыба сталкивается, возвращаясь в места своего размножения. Эта информация использовалась, чтобы помочь спроектировать структуры для рыб, чтобы они могли перемещаться по этим препятствиям, чтобы достичь своих мест размножения.
Общие термины
Экосистема
Широколиственные деревья и тамарак горят золотом цвета осени на фоне вечнозеленых хвойных деревьев в северо-восточном углу национального парка и заповедника Денали. Невысокие (относительно ядра Аляскинского хребта, включающего Денали, самую высокую гору в Северной Америке) холмы Текланика вырисовываются на заднем плане. На переднем плане река Текланика течет на северо-восток в сток реки Танана, главного притока могучей реки Юкон.Кредит, Тим Рейнс, Национальный парк и заповедник Денали, 2011 г.
Экосистема — это любая географическая область, которая включает в себя все организмы и неживые части их физической среды. Экосистема может быть природной дикой природой, пригородным озером или лесом или сильно загруженной территорией, такой как город. Чем естественнее экосистема, тем больше экосистемных услуг она предоставляет. К ним относятся очистка воды (водно-болотные угодья и болота) и воздуха (леса), опыление сельскохозяйственных культур и других важных растений (насекомых, птиц, летучих мышей), а также поглощение и детоксикация загрязнителей (почвы и растения).
Биоразнообразие
Сокращенно от биологического разнообразия, биоразнообразие — это диапазон изменений, обнаруживаемых среди микроорганизмов, растений, грибов и животных. Некоторые из этих вариаций обнаруживаются внутри видов, например, различия в форме и цвете цветов одного вида растений. Биоразнообразие также включает богатство видов живых организмов на Земле.
Окружающая среда
Вид сверху на разлив нефти ВР в 2010 году с морской буровой установки Deepwater Horizon

Окружающая среда — это окружение организма, включая физическую и химическую среду, а также другие организмы, с которыми он вступает в контакт.Этот термин чаще всего используется в человеческом контексте, часто относясь к факторам, влияющим на качество нашей жизни.
Природные ресурсы
Природная зона залива Дабоб была основана в 1984 году для защиты редких образцов нетронутых солончаков и растительных сообществ песчаных кос в пределах одной из наиболее функционирующих систем прибрежных кос и приливных водно-болотных угодий в штате Вашингтон. Кредит, Департамент природных ресурсов Вашингтона.
Природные ресурсы — это живые и неживые материалы в окружающей среде, которые используются людьми.Есть два типа: возобновляемые (дикая природа, рыба, древесина, вода) и невозобновляемые (ископаемое топливо и минералы).
Население
Группа тюленей лежала на скале.

Группа людей, принадлежащих к одному виду (бактерий, грибов, растений или животных), живущих на определенной территории.
Сообщество
Популяции организмов разных видов, взаимодействующих друг с другом.
Куда я могу обратиться за дополнительной информацией или помощью?
Если вы хотите узнать больше об экологии или хотите узнать, что вы можете сделать, чтобы принять участие, в вашем распоряжении ряд ресурсов.Публичные и университетские библиотеки предлагают статьи, журналы и книги по ряду экологических исследований.
Многие экологические организации разработали учебные материалы, посвященные видам и экосистемам, и предлагают советы по участию в общественной деятельности, связанной с окружающей средой. Наконец, профессиональные экологические организации могут связать вас с научными экспертами по всем видам экологических исследований, от тех, кто специализируется на экологии водно-болотных угодий, до тех, кто занимается вымирающими видами, и тех, чья работа делает упор на городскую среду.
Сопутствующие материалы
Проблемы экологии
Проблемы экологии №21. Осень 2019
Эта серия отчетов, содержащих ключевую научную информацию по текущим экологическим проблемам, публикуется Экологическим обществом Америки при поддержке Фонда Пью и Агентства по охране окружающей среды, Управления устойчивых экосистем и сообществ.
Чтобы ознакомиться с текущим списком проблем экологии, посетите:
https: // www.esa.org/publications/issues/
Преимущества экологических исследований
Какова роль экологии в понимании устойчивости экосистем? | Бионаука
В статье, которая начинается на странице 489 этого выпуска BioScience, Эндрю Дж. Керкхофф и Брайан Дж. Энквист проводят важный синтез двух до сих пор в значительной степени отдельных областей биологических исследований. Один из них — это концептуально устоявшаяся, хотя и не бесспорная, область законов аллометрического масштабирования.Другой — менее устоявшаяся область, известная как устойчивость.
Понятие устойчивости в применении к экосистеме в общих чертах определяется как способность системы поддерживать свою функцию при столкновении с новым нарушением. Эта концепция связана со стабильностью, но с ее акцентом на поддержание функции и новые нарушения, устойчивость уникальным образом охватывает аспекты зависимости общества от экосистемных услуг и усиливающихся антропогенных изменений. Таким образом, ученые из самых разных слоев общества признают социальную важность устойчивости и интеллектуально заинтригованы концепциями устойчивости.
Хотя в целом экологи, кажется, разделяют эту точку зрения, многие также разочарованы разнообразием определений устойчивости и сложной ролью экологии в этой области. Эти вопросы частично возникают из-за истории исследований устойчивости, которые проводились очень разными группами ученых, а частично из-за присущих им трудностей интеграции междисциплинарных исследований. Действительно, концепция устойчивости все еще развивается. Поскольку исследования устойчивости связаны не только с экологией, задача экологов состоит в том, чтобы понять перспективы устойчивости в различных областях, чтобы лучше интегрировать традиционную экологию с современными перспективами и исследованиями устойчивости.
Краткая история устойчивости
Холлинг (1973) и Пимм (1984) использовали математический подход для иллюстрации концепций устойчивости в экологии. Параллельное развитие концепций устойчивости этими двумя исследователями и другими привело к появлению двух доминирующих парадигм. Инженерная устойчивость (Pimm 1984) — это время, которое требуется системе, чтобы вернуться в состояние равновесия после возмущения (т. Е. Возмущения). Экологическая устойчивость (Holling 1973) — это количество возмущений, которые система может выдержать, прежде чем она перейдет в другую область притяжения или стабильности; существует несколько вариаций этой общей темы, включая идею системных «переворотов» (Scheffer et al.2001), что может затруднить возвращение системы в область стабильности, которую она покинула. Эти парадигмы устойчивости в настоящее время рассматриваются в основном как аналогии, по крайней мере частично из-за трудностей, связанных с четкой интерпретацией этих математических моделей в эмпирическом, экологическом контексте.
Большая часть текущих исследований устойчивости, относящихся к экосистемам, была расширена за счет включения нескольких областей и перешла к подходу сложных адаптивных систем (CAS). Сложные адаптивные системы состоят из различных компонентов с локализованными взаимодействиями и процессом отбора (Левин, 1998).Ученые из многих областей, интересующиеся реакцией CAS на новое возмущение, определяют устойчивость как поддержание функции системы при столкновении с некоторым возмущением, которое превышает исторический диапазон вариаций. Два основных типа исследований, помимо традиционной экологии, составляют большую часть текущих исследований устойчивости. Во-первых, исследователи, применяющие подход CAS в инженерии, информатике, физике и других областях, ищут общие черты между своими системами, чтобы выяснить, какие характеристики CAS повышают устойчивость (часто называемую «надежность» в контексте CAS).Эти общие принципы могут применяться к экосистемам. Проекты устойчивости, реализуемые в Институте Санта-Фе ( www.santafe.edu ), являются ярким примером такого рода исследований. Во-вторых, исследователи, заинтересованные в устойчивом развитии и адаптивном управлении, используют подход CAS для изучения связанных социально-экологических систем (SES). Подход SES отличается от подхода традиционной экологии тем, что придает равное значение человеческому и экологическому аспектам функционирования и поддержания экосистемы.Альянс устойчивости ( www.resalliance.org ) возглавил большую часть этого исследования SES.
Различия в подходах традиционной экологии, SES и CAS в неэкологических областях, хотя и редко сформулированы, могут отговорить экологов от работы с концепцией устойчивости. Частично эти различия возникли из-за того, что исследователи из разных областей подчеркивают аспекты устойчивости, которые являются наиболее важными для их основной области, тем самым внося свой вклад в расплывчатость концепции устойчивости, как ее понимают экологи.Кроме того, исследователи, сравнивающие CAS в разных областях или работающие в SES, часто сталкиваются с проблемами и используют подход тематического исследования. Напротив, в традиционной экологии преобладают гипотетико-дедуктивные рассуждения и эксперименты. Эти различия затрудняют для экологов согласование текущих экологических знаний и подходов с текущим прогрессом в понимании устойчивости.
Значение экологии для устойчивости
Некоторые исследователи устойчивости утверждают, что только перспектива SES имеет смысл для устойчивости экосистемы, потому что на каждую экосистему влияет человек.Однако во многих экосистемах уровень антропогенного воздействия был относительно небольшим в течение длительного периода времени, что влияет на развитие структуры и характеристик экосистемы. Кроме того, большинство экосистем имеют долгую историю неантропогенных нарушений, которые могут оставаться более влиятельными, чем антропогенные воздействия. В любом случае, ученые должны четко понимать экологические процессы и то, как они взаимодействуют, несмотря на ряд факторов стресса, чтобы получить априорное ожидание реакции экосистемы на новые нарушения.Сосредоточение внимания на том, как основные экологические характеристики и процессы реагируют на новое нарушение, будет способствовать пониманию того, как общество может устойчиво развиваться, но это не обязательно требует, чтобы экологи явно рассматривали человеческое происхождение нового нарушения на уровне генерации гипотез и дизайна экспериментов.
Уникальный вклад экологии в устойчивость
Экология уже начинает включать подходы CAS, которые вносят вклад в более широкую картину устойчивости.Некоторые хорошо разработанные области экологии тесно связаны с механизмами, которые считаются важными для устойчивости CAS, в частности, дебаты о стабильности биоразнообразия, изучение переворотов и гистерезиса экосистемы, а также анализ взаимосвязи между структурой и стабильностью экологических сетей (например, продовольственная паутины). Однако традиционные исследования экологии по-прежнему отличаются от исследований, использующих концепцию устойчивости CAS, когда они явно не включают новые нарушения или поддержание функций системы. Например, исследования биоразнообразия и стабильности часто не сосредотачиваются на действительно новых нарушениях.
Экологи также обладают уникальными перспективами, которые могут внести свой вклад в концепцию устойчивости. Экологи сообществ и экосистем высоко оценивают роль естественного отбора и эволюции в формировании экологической реакции на нарушение, которая в значительной степени отсутствует в текущем обсуждении устойчивости. Долгосрочные данные о реакции экосистем на исторический режим окружающей среды составляют основу многих экологических исследований, и эти данные особенно важны для понимания устойчивости, когда система сталкивается с новым нарушением.С усилением антропогенных изменений эта ситуация становится все более знакомой экологам, поскольку затрагиваются их долгосрочные участки (например, Vandermeer et al. 2004), и это дает экологам возможность подумать о том, как их работа может быть информативной в плане устойчивости. контекст.
Например, Керкхофф и Энквист применяют идею масштабирования законов экологии к проблеме выявления и измерения потери устойчивости экосистем. Основная логика состоит в том, что все организмы подчиняются одним и тем же аллометрическим правилам, которые лежат в основе законов масштабирования, что приводит к ограничениям на экосистему.Таким образом, использование ресурсов и демография сообщества должны находиться в стабильном состоянии в ненарушенных системах. Экосистемы, отклоняющиеся от законов масштабирования, представляют собой отклонения от этих предположений и, таким образом, указывают на возможность лежащей в основе реорганизации сообщества, хорошо известного явления при изучении устойчивости. Керкхофф и Энквист развивают этот метод, представив убедительные доказательства того, что этот подход реалистичен для систем, которые можно изучить на практике. Их данные показывают, что нарушенные лесные системы с известными траекториями возмущения и восстановления отклоняются от законов масштабирования, в то время как ненарушенные системы им подчиняются.
Остающиеся препятствия на пути к более широкому представлению традиционной экологии в рамках текущих исследований устойчивости в значительной степени связаны с общением между различными группами, заинтересованными в устойчивости, и формировании экологических результатов в контексте устойчивости. В 2003 году я помог организовать семинар, спонсируемый Альянсом устойчивости и проектом устойчивости Института Санта-Фе, чтобы собрать вместе эти группы вместе с несколькими традиционными экологами для обсуждения этих вопросов. Статья Керкхоффа и Энквиста в этом выпуске BioScience является одним из результатов этого семинара.
Как и многие другие традиционные экологи, мне сначала было трудно оценить разнообразие точек зрения и исследований, связанных с идеей устойчивости. Тем не менее, после завершения традиционной аспирантуры по экологии и эволюции и докторантуры по устойчивости, я теперь лучше их понимаю и вижу потенциал для объединения различных научных подходов и дисциплин в этой области. Я также вижу потенциал значительного экологического вклада в устойчивость в форме лучшего понимания того, как экологические процессы влияют на реакцию экосистем и функций SES на новые нарушения.Другим предсказуемым вкладом экологии может быть большая ясность в отношении важности отбора в CAS, а также долгосрочные исследования, посвященные тому, как системы функционируют до и после новых нарушений. Более того, работы, подобные работе Керкхоффа, Энквиста и других экологов, показывают, что синергия и дополнительные идеи, полученные в результате интеграции текущих взглядов на устойчивость, стоят интеллектуальных вложений, необходимых для объединения различных научных подходов.
Цитированная литература
.
1973
.
Устойчивость и устойчивость экологических систем
.
Ежегодный обзор экологии и систематики
.
4
:
1
—
23
.
.
2007
.
Значение подходов масштабирования для понимания устойчивости и реорганизации экосистем
.
Бионаука
.
57
:
489
–
499.
.
.
1998
.
Экосистемы и биосфера как сложные адаптивные системы
.
Экосистемы
.
1
:
431
—
436
.
.
1984
.
Сложность и устойчивость экосистем
.
Природа
.
307
:
321
—
326
.
.
2001
.
Катастрофические сдвиги в экосистемах
.
Природа
.
413
:
591
—
596
.
.
2004
.
Множественные бассейны притяжения в тропическом лесу: свидетельства неравновесной структуры сообщества
.
Экология
.
85
:
575
—
579
.
Заметки автора
© 2007 Американский институт биологических наук
Какова роль экологии в понимании устойчивости экосистем? | Бионаука
В статье, которая начинается на странице 489 этого выпуска BioScience, Эндрю Дж. Керкхофф и Брайан Дж. Энквист проводят важный синтез двух до сих пор в значительной степени отдельных областей биологических исследований. Один из них — это концептуально устоявшаяся, хотя и не бесспорная, область законов аллометрического масштабирования.Другой — менее устоявшаяся область, известная как устойчивость.
Понятие устойчивости в применении к экосистеме в общих чертах определяется как способность системы поддерживать свою функцию при столкновении с новым нарушением. Эта концепция связана со стабильностью, но с ее акцентом на поддержание функции и новые нарушения, устойчивость уникальным образом охватывает аспекты зависимости общества от экосистемных услуг и усиливающихся антропогенных изменений. Таким образом, ученые из самых разных слоев общества признают социальную важность устойчивости и интеллектуально заинтригованы концепциями устойчивости.
Хотя в целом экологи, кажется, разделяют эту точку зрения, многие также разочарованы разнообразием определений устойчивости и сложной ролью экологии в этой области. Эти вопросы частично возникают из-за истории исследований устойчивости, которые проводились очень разными группами ученых, а частично из-за присущих им трудностей интеграции междисциплинарных исследований. Действительно, концепция устойчивости все еще развивается. Поскольку исследования устойчивости связаны не только с экологией, задача экологов состоит в том, чтобы понять перспективы устойчивости в различных областях, чтобы лучше интегрировать традиционную экологию с современными перспективами и исследованиями устойчивости.
Краткая история устойчивости
Холлинг (1973) и Пимм (1984) использовали математический подход для иллюстрации концепций устойчивости в экологии. Параллельное развитие концепций устойчивости этими двумя исследователями и другими привело к появлению двух доминирующих парадигм. Инженерная устойчивость (Pimm 1984) — это время, которое требуется системе, чтобы вернуться в состояние равновесия после возмущения (т. Е. Возмущения). Экологическая устойчивость (Holling 1973) — это количество возмущений, которые система может выдержать, прежде чем она перейдет в другую область притяжения или стабильности; существует несколько вариаций этой общей темы, включая идею системных «переворотов» (Scheffer et al.2001), что может затруднить возвращение системы в область стабильности, которую она покинула. Эти парадигмы устойчивости в настоящее время рассматриваются в основном как аналогии, по крайней мере частично из-за трудностей, связанных с четкой интерпретацией этих математических моделей в эмпирическом, экологическом контексте.
Большая часть текущих исследований устойчивости, относящихся к экосистемам, была расширена за счет включения нескольких областей и перешла к подходу сложных адаптивных систем (CAS). Сложные адаптивные системы состоят из различных компонентов с локализованными взаимодействиями и процессом отбора (Левин, 1998).Ученые из многих областей, интересующиеся реакцией CAS на новое возмущение, определяют устойчивость как поддержание функции системы при столкновении с некоторым возмущением, которое превышает исторический диапазон вариаций. Два основных типа исследований, помимо традиционной экологии, составляют большую часть текущих исследований устойчивости. Во-первых, исследователи, применяющие подход CAS в инженерии, информатике, физике и других областях, ищут общие черты между своими системами, чтобы выяснить, какие характеристики CAS повышают устойчивость (часто называемую «надежность» в контексте CAS).Эти общие принципы могут применяться к экосистемам. Проекты устойчивости, реализуемые в Институте Санта-Фе ( www.santafe.edu ), являются ярким примером такого рода исследований. Во-вторых, исследователи, заинтересованные в устойчивом развитии и адаптивном управлении, используют подход CAS для изучения связанных социально-экологических систем (SES). Подход SES отличается от подхода традиционной экологии тем, что придает равное значение человеческому и экологическому аспектам функционирования и поддержания экосистемы.Альянс устойчивости ( www.resalliance.org ) возглавил большую часть этого исследования SES.
Различия в подходах традиционной экологии, SES и CAS в неэкологических областях, хотя и редко сформулированы, могут отговорить экологов от работы с концепцией устойчивости. Частично эти различия возникли из-за того, что исследователи из разных областей подчеркивают аспекты устойчивости, которые являются наиболее важными для их основной области, тем самым внося свой вклад в расплывчатость концепции устойчивости, как ее понимают экологи.Кроме того, исследователи, сравнивающие CAS в разных областях или работающие в SES, часто сталкиваются с проблемами и используют подход тематического исследования. Напротив, в традиционной экологии преобладают гипотетико-дедуктивные рассуждения и эксперименты. Эти различия затрудняют для экологов согласование текущих экологических знаний и подходов с текущим прогрессом в понимании устойчивости.
Значение экологии для устойчивости
Некоторые исследователи устойчивости утверждают, что только перспектива SES имеет смысл для устойчивости экосистемы, потому что на каждую экосистему влияет человек.Однако во многих экосистемах уровень антропогенного воздействия был относительно небольшим в течение длительного периода времени, что влияет на развитие структуры и характеристик экосистемы. Кроме того, большинство экосистем имеют долгую историю неантропогенных нарушений, которые могут оставаться более влиятельными, чем антропогенные воздействия. В любом случае, ученые должны четко понимать экологические процессы и то, как они взаимодействуют, несмотря на ряд факторов стресса, чтобы получить априорное ожидание реакции экосистемы на новые нарушения.Сосредоточение внимания на том, как основные экологические характеристики и процессы реагируют на новое нарушение, будет способствовать пониманию того, как общество может устойчиво развиваться, но это не обязательно требует, чтобы экологи явно рассматривали человеческое происхождение нового нарушения на уровне генерации гипотез и дизайна экспериментов.
Уникальный вклад экологии в устойчивость
Экология уже начинает включать подходы CAS, которые вносят вклад в более широкую картину устойчивости.Некоторые хорошо разработанные области экологии тесно связаны с механизмами, которые считаются важными для устойчивости CAS, в частности, дебаты о стабильности биоразнообразия, изучение переворотов и гистерезиса экосистемы, а также анализ взаимосвязи между структурой и стабильностью экологических сетей (например, продовольственная паутины). Однако традиционные исследования экологии по-прежнему отличаются от исследований, использующих концепцию устойчивости CAS, когда они явно не включают новые нарушения или поддержание функций системы. Например, исследования биоразнообразия и стабильности часто не сосредотачиваются на действительно новых нарушениях.
Экологи также обладают уникальными перспективами, которые могут внести свой вклад в концепцию устойчивости. Экологи сообществ и экосистем высоко оценивают роль естественного отбора и эволюции в формировании экологической реакции на нарушение, которая в значительной степени отсутствует в текущем обсуждении устойчивости. Долгосрочные данные о реакции экосистем на исторический режим окружающей среды составляют основу многих экологических исследований, и эти данные особенно важны для понимания устойчивости, когда система сталкивается с новым нарушением.С усилением антропогенных изменений эта ситуация становится все более знакомой экологам, поскольку затрагиваются их долгосрочные участки (например, Vandermeer et al. 2004), и это дает экологам возможность подумать о том, как их работа может быть информативной в плане устойчивости. контекст.
Например, Керкхофф и Энквист применяют идею масштабирования законов экологии к проблеме выявления и измерения потери устойчивости экосистем. Основная логика состоит в том, что все организмы подчиняются одним и тем же аллометрическим правилам, которые лежат в основе законов масштабирования, что приводит к ограничениям на экосистему.Таким образом, использование ресурсов и демография сообщества должны находиться в стабильном состоянии в ненарушенных системах. Экосистемы, отклоняющиеся от законов масштабирования, представляют собой отклонения от этих предположений и, таким образом, указывают на возможность лежащей в основе реорганизации сообщества, хорошо известного явления при изучении устойчивости. Керкхофф и Энквист развивают этот метод, представив убедительные доказательства того, что этот подход реалистичен для систем, которые можно изучить на практике. Их данные показывают, что нарушенные лесные системы с известными траекториями возмущения и восстановления отклоняются от законов масштабирования, в то время как ненарушенные системы им подчиняются.
Остающиеся препятствия на пути к более широкому представлению традиционной экологии в рамках текущих исследований устойчивости в значительной степени связаны с общением между различными группами, заинтересованными в устойчивости, и формировании экологических результатов в контексте устойчивости. В 2003 году я помог организовать семинар, спонсируемый Альянсом устойчивости и проектом устойчивости Института Санта-Фе, чтобы собрать вместе эти группы вместе с несколькими традиционными экологами для обсуждения этих вопросов. Статья Керкхоффа и Энквиста в этом выпуске BioScience является одним из результатов этого семинара.
Как и многие другие традиционные экологи, мне сначала было трудно оценить разнообразие точек зрения и исследований, связанных с идеей устойчивости. Тем не менее, после завершения традиционной аспирантуры по экологии и эволюции и докторантуры по устойчивости, я теперь лучше их понимаю и вижу потенциал для объединения различных научных подходов и дисциплин в этой области. Я также вижу потенциал значительного экологического вклада в устойчивость в форме лучшего понимания того, как экологические процессы влияют на реакцию экосистем и функций SES на новые нарушения.Другим предсказуемым вкладом экологии может быть большая ясность в отношении важности отбора в CAS, а также долгосрочные исследования, посвященные тому, как системы функционируют до и после новых нарушений. Более того, работы, подобные работе Керкхоффа, Энквиста и других экологов, показывают, что синергия и дополнительные идеи, полученные в результате интеграции текущих взглядов на устойчивость, стоят интеллектуальных вложений, необходимых для объединения различных научных подходов.
Цитированная литература
.
1973
.
Устойчивость и устойчивость экологических систем
.
Ежегодный обзор экологии и систематики
.
4
:
1
—
23
.
.
2007
.
Значение подходов масштабирования для понимания устойчивости и реорганизации экосистем
.
Бионаука
.
57
:
489
–
499.
.
.
1998
.
Экосистемы и биосфера как сложные адаптивные системы
.
Экосистемы
.
1
:
431
—
436
.
.
1984
.
Сложность и устойчивость экосистем
.
Природа
.
307
:
321
—
326
.
.
2001
.
Катастрофические сдвиги в экосистемах
.
Природа
.
413
:
591
—
596
.
.
2004
.
Множественные бассейны притяжения в тропическом лесу: свидетельства неравновесной структуры сообщества
.
Экология
.
85
:
575
—
579
.
Заметки автора
© 2007 Американский институт биологических наук
видов, значения и примеров экологии?
Экология — это раздел биологии, связанный с пониманием того, как организмы связаны друг с другом и с окружающей средой. Эта ветвь биологии в основном занимается отношениями между организмами, их отношениями друг с другом, их отношениями к общим ресурсам, их отношениями с пространством, которое они разделяют, и даже их отношениями с неживыми аспектами окружающей среды.
В понимании данной взаимосвязи экология включает в себя такие аспекты, как рост населения, конкуренция, симбиотические экологические отношения (мутуализм), трофические отношения (передача энергии от одного участка пищевой цепи к другому), биоразнообразие, миграция и взаимодействия физической среды. Поскольку экология включает в себя все живые организмы на Земле и их физическое и химическое окружение, она делится на несколько категорий, которые вызывают различные типы экологии, как обсуждается ниже :
Виды экологии
1.Микробная экология
Микробная экология изучает мельчайшие фундаментальные уровни жизни, то есть клеточный уровень. Он включает в себя в основном первые два жизненных царства; Королевство Монера и Королевство Протиста. Здесь устанавливаются связи между микробами и их взаимоотношениями друг с другом и окружающей средой.
Экология микробов особенно важна при анализе эволюционных связей и событий, ведущих к существованию (известных как филогения). Эти связи помогают нам понять отношения, разделяемые между организмами.Его особенно интересуют структуры ДНК и РНК, поскольку они несут большую часть информации, передаваемой от организмов к их потомству, обеспечивая данные, необходимые экологам.
2. Организм / поведенческая экология
Это исследование организма на его фундаментальных уровнях, которое может охватывать микробную экологию. В этом типе экологии основная цель — понять поведение организма, адаптацию к такому поведению, причину такого поведения, как объясняется через призму эволюции, и то, как все эти аспекты взаимосвязаны.
В этом случае главная забота — это индивидуальный организм и все его различные нюансы, особенно в попытке понять, как все это связано вместе, чтобы повысить выживаемость организма или какие-либо полезные адаптации.
3. Экология населения
Экология населения — следующая ступень экологической лестницы. Популяционная экология фокусируется на популяции, определяемой как группа организмов одного и того же вида, живущих на одной территории в одно и то же время. Здесь внимание уделяется таким вещам, как размер популяции, ее плотность, структура популяции, модели миграции и взаимодействие между организмами одной и той же популяции.
Он пытается объяснить различные изменения в каждой динамике популяции, например, почему численность будет увеличиваться и влияет ли это на какие-либо другие аспекты популяции, такие как ее плотность.
Экология сообщества рассматривает сообщество, определяемое как все популяции, которые живут в данной области. Это включает в себя все популяции различных видов. Основное внимание здесь обычно уделяется взаимодействиям между различными видами и тому, как их количество и размеры взаимосвязаны, и как изменение в одной популяции меняет динамику всего сообщества.
Популяции животных здесь подвергаются более сложным взаимодействиям, учитывая их увеличивающееся количество видов, что приводит к такой динамике, как трофические отношения (кто кого ест), космическая динамика, модели миграции и наиболее важная экологическая движущая сила, когда дело доходит до меж / внутри видовое взаимодействие.
5. Экология экосистемы
Экология экосистемы вносит уникальный вклад в понимание экологии, добавляя абиотические (неживые) факторы к анализируемым элементам наряду с задействованными биотическими (живыми) факторами.Таким образом, это взаимодействие включает в себя все аспекты окружающей среды и то, как они взаимодействуют.
Сюда входит понимание того, как такие факторы, как климат и состав почвы, влияют на поведение и взаимодействие популяций разных видов. Он также включает в себя широкий спектр факторов, чтобы лучше понять весь аспект взаимодействия между живыми существами и их средой / средой обитания.
6. Глобальная экология (биосфера)
Глобальная экология принципиально важна для понимания всех экосистем, влияющих на весь земной шар.Это включает в себя все различные биомы с учетом таких аспектов, как климат и другая экологическая география.
Это означает, что глобальная экология принимает во внимание биосферу всего мира, одновременно рассматривая все живые организмы, от микроскопических до высших форм жизни, среду, в которой они остаются, их взаимодействия друг с другом, влияние, которое их окружающая среда оказывает на эти взаимодействия и наоборот, и, наконец, как все они связаны между собой общей основой, что все они живут на одной планете — Земле.
Важность экологии
Изучение экологии важно для того, чтобы люди понимали влияние своих действий на жизнь на планете, а также друг на друга. Причины важности экологии :
1. Помогает в охране окружающей среды
Экология позволяет нам понять влияние наших действий на окружающую среду. Обладая этой информацией, он помогает направлять усилия по сохранению, сначала показывая основные средства, с помощью которых возникают проблемы, с которыми мы сталкиваемся в нашей окружающей среде, и, следуя этому процессу идентификации, он показывает нам, где наши усилия будут иметь наибольший эффект.
Экология также показывает людям степень ущерба, который мы наносим окружающей среде, и предоставляет прогностические модели того, насколько серьезным может быть ущерб. Эти индикаторы внушают населению чувство безотлагательности, побуждая людей активно участвовать в природоохранных мероприятиях и обеспечивать долголетие планеты.
2. Обеспечивает правильное распределение ресурсов
Экология в равной степени позволяет нам увидеть назначение каждого организма в сети взаимосвязей, составляющей экосистему.Обладая этими знаниями, мы можем определить, какие ресурсы необходимы для выживания различных организмов. Это очень важно, когда речь идет об оценке потребностей людей, оказывающих наибольшее влияние на экосистему.
Примером является зависимость человека от ископаемого топлива, которая привела к увеличению углеродного следа в экосистеме. Именно экология позволяет людям видеть эти проблемы, что затем требует принятия обоснованных решений о том, как скорректировать наши потребности в ресурсах, чтобы гарантировать, что мы не обременяем окружающую среду требованиями, которые являются неустойчивыми.
3. Повышает энергосбережение
Энергосбережение и экология связаны между собой, они помогают понять требования различных источников энергии к окружающей среде. Следовательно, это хорошо для принятия решений с точки зрения выбора ресурсов для использования, а также того, как эффективно преобразовать их в энергию.
Без надлежащего понимания энергетических фактов через экологию люди могут расточительно использовать выделенные ресурсы, такие как неизбирательное сжигание топлива или чрезмерная вырубка деревьев.Информация об экологических издержках позволяет людям быть более экономными в отношении своих потребностей в энергии и применять методы, способствующие сохранению, такие как включение света в течение дня и инвестирование в возобновляемые источники энергии.
4. Экологичность
Благодаря всей информации и исследованиям, полученным в области экологии, он в конечном итоге способствует экологичности. Это заставляет людей осознавать свое окружение и поощряет принятие образа жизни, который защищает экологию жизни благодаря пониманию, которое они имеют об этом.
Это означает, что в долгосрочной перспективе люди будут вести менее эгоистичный образ жизни и предпринять шаги к защите интересов всего живого, осознавая, что выживание и качество жизни зависят от устойчивости окружающей среды. Следовательно, он способствует гармоничному образу жизни и обеспечивает долголетие для всех организмов.
5. Средства для борьбы с болезнями и вредителями
Множество болезней переносятся переносчиками. Изучение экологии предлагает миру новые способы понять, как ведут себя вредители и переносчики, тем самым вооружая людей знаниями и методами борьбы с вредителями и болезнями.
Например, малярия, которая является одной из ведущих смертельных болезней, распространяется самками комара Anopheles . Чтобы бороться с малярией, люди должны сначала понять, как насекомое взаимодействует с окружающей средой с точки зрения конкуренции, пола и предпочтений при размножении. То же касается и других болезней и вредителей. Понимая жизненные циклы и предпочтительные методы размножения различных организмов в экосистеме, он создал впечатляющие способы принятия мер контроля.
Примеры экологии
Примеры экологии — это просто аспекты, которые стремятся изучить, как возникают различные типы экологии. Например, изучение людей и их взаимоотношений с окружающей средой дает нам экологию человека. В качестве альтернативы, изучение пищевой цепи на водно-болотных угодьях дает экологию водно-болотных угодий, в то время как изучение того, как термиты или другие мелкие организмы взаимодействуют со своей средой обитания, приводит к экологии строительства ниш. Вот два основных примера для детальной проработки примеров экологии.
1. Экология человека
Этот аспект экологии рассматривает отношения между людьми и экосистемой в целом. Он сосредоточен на людях, изучающих их поведение и выдвигает гипотезы эволюционных причин, по которым мы могли перенять некоторые черты.
Акцент делается на этом из-за воздействия людей на окружающую среду, и это также дает нам знания о недостатках всего человеческого населения и о том, как улучшить себя ради себя и окружающей среды.
2. Строительство ниши
Строительство ниши — это пример экологии, изучающий то, как организмы могут изменять свою среду для своей выгоды, а также для пользы других живых существ. Это представляет особый интерес для экологов, которые хотят понять, как некоторые организмы преодолевают стоящие перед ними проблемы.
Ярким примером является то, как термиты хорошо организованы и оснащены для возведения курганов высотой более 6 футов, в то же время защищая и кормя всю свою популяцию.Занимая свою нишу, муравьи также перерабатывают питательные вещества для растений. Это хороший пример экологии, потому что все дело в эволюции и некоторых других аспектах, касающихся экологии населения, сообществ и экосистем.
Изображение предоставлено: pixabay, pexels
Сфера экологии | Биология для майоров II
Определить область экологии
Экология — это исследование взаимодействия живых организмов с окружающей их средой.Одна из основных целей экологии — понять распределение и численность живых существ в физической среде. Достижение этой цели требует интеграции научных дисциплин внутри и вне биологии, таких как биохимия, физиология, эволюция, биоразнообразие, молекулярная биология, геология и климатология. Некоторые экологические исследования также применяют аспекты химии и физики и часто используют математические модели.
Изменение климата может изменить место обитания организмов, что иногда может напрямую влиять на здоровье человека.Посмотрите видео PBS «Ощущение последствий изменения климата», в котором исследователи обнаруживают патогенный организм, живущий далеко за пределами своего нормального диапазона.
Цели обучения
Определите науку об экологии
Определите экологию и четыре уровня экологических исследований
Определите общие отрасли экологии
Что такое экология?
Экология — это изучение взаимодействия живых существ с окружающей их средой. Экологи задают вопросы на четырех уровнях биологической организации — на уровне организма, популяции, сообщества и экосистемы.На уровне организмов экологи изучают отдельные организмы и то, как они взаимодействуют с окружающей средой. На уровне популяций и сообществ экологи исследуют, соответственно, то, как популяция организмов изменяется с течением времени, и способы, которыми эта популяция взаимодействует с другими видами в сообществе. Экологи, изучающие экосистему, исследуют живые виды (биотические компоненты) экосистемы, а также неживые части (абиотические компоненты), такие как воздух, вода и почва, окружающей среды.
Экология
Рис. 1. Этот ландшафтный эколог выпускает черноногого хорька в его естественную среду обитания в рамках исследования. (Источник: USFWS Mountain Prairie Region, NPS)
Карьера в области экологии вносит свой вклад во многие аспекты человеческого общества. Понимание экологических проблем может помочь обществу удовлетворить основные потребности человека в пище, жилье и медицинском обслуживании. Экологи могут проводить свои исследования в лаборатории и на открытом воздухе в естественной среде. Эти природные условия могут быть такими же близкими к дому, как ручей, протекающим через ваш кампус, или так далеко, как гидротермальные источники на дне Тихого океана.Экологи управляют природными ресурсами, такими как популяции белохвостого оленя ( Odocoileus virginianus ) для охоты или лесоматериалы из осины ( Populus spp.) Для производства бумаги. Экологи также работают педагогами, которые обучают детей и взрослых в различных учреждениях, включая университеты, средние школы, музеи и природные центры. Экологи могут также работать на консультативных должностях, помогая местным, государственным и федеральным властям в разработке экологически безопасных законов, или они могут сами разрабатывать эту политику и законодательство.Чтобы стать экологом, требуется степень бакалавра, обычно в области естественных наук. За бакалавриатом часто следует специализированная подготовка или ученая степень, в зависимости от выбранной области экологии. Экологи также должны обладать обширным опытом в области физических наук, а также прочными знаниями в области математики и статистики.
Посетите этот сайт, чтобы увидеть, как Стивен Уинг, морской эколог из Университета Отаго, обсудит роль эколога и типы проблем, которые исследуют экологи.
Уровни экологических исследований
Когда изучается такая дисциплина, как биология, часто бывает полезно разделить ее на более мелкие связанные области. Например, клеточные биологи, интересующиеся передачей сигналов клетками, должны понимать химию сигнальных молекул (которые обычно являются белками), а также результат передачи сигналов клеток. Экологи, интересующиеся факторами, влияющими на выживание исчезающих видов, могут использовать математические модели, чтобы предсказать, как текущие усилия по сохранению влияют на исчезающие организмы.Чтобы разработать надежный набор вариантов управления, биологу-экологу необходимо собрать точные данные, включая текущий размер популяции, факторы, влияющие на воспроизводство (например, физиологию и поведение), требования к среде обитания (например, растения и почвы) и потенциальное влияние человека на находящихся под угрозой исчезновения. население и среда его обитания (которые могут быть получены в результате исследований в области социологии и городской экологии). В рамках экологической дисциплины исследователи работают на четырех конкретных уровнях, иногда дискретно, а иногда частично совпадающих: организм, популяция, сообщество и экосистема (рис. 2).
Рисунок 2. Экологи изучают на нескольких биологических уровнях организации. (кредит «организмы»: модификация работы «Crystl» / Flickr; кредит «экосистемы»: модификация работы Тома Карлайла, штаб-квартира Службы рыбной и дикой природы США; кредит «биосфера»: НАСА)
Экология организма
Исследователи, изучающие экологию на уровне организма, заинтересованы в адаптациях, которые позволяют людям жить в определенных средах обитания. Эти адаптации могут быть морфологическими, физиологическими и поведенческими.Например, голубая бабочка Карнера ( Lycaeides melissa samuelis ) — редкая бабочка, которая обитает только на открытых участках с небольшим количеством деревьев или кустарников, таких как сосновые пустоши и дубовые саванны. Он считается специалистом, потому что самки преимущественно откладывают яйца (то есть откладывают яйца) на диком люпине (рис. 3). Эта предпочтительная адаптация означает, что голубая бабочка Карнера в значительной степени зависит от присутствия диких растений люпина для ее дальнейшего выживания.
Рис. 3. (a) Голубая бабочка Карнера ( Lycaeides melissa samuelis ).(b) Дикий люпин ( Lupinus perennis ) является растением-хозяином для голубой бабочки Карнера (кредит а: модификация работы J&K Hollingsworth, USFWS; кредит b: Джоэл Трик, USFWS)
После вылупления личинки гусеницы выходят и проводят от четырех до шести недель, питаясь исключительно диким люпином. Гусеницы окукливаются (претерпевают метаморфоз) и появляются бабочки примерно через четыре недели. Взрослые бабочки питаются нектаром цветов дикого люпина и других видов растений.Исследователь, заинтересованный в изучении голубых бабочек Карнера на уровне организма, может не только задавать вопросы о кладке яиц, но и задавать вопросы о предпочтительной температуре бабочек (физиологический вопрос) или о поведении гусениц, когда они находятся на разных личиночных стадиях ( поведенческий вопрос).
Экология населения
Популяция — это группа скрещивающихся организмов, которые являются членами одного и того же вида, живущими на одной территории в одно и то же время.(Организмы, которые являются членами одного и того же вида, называются сородичами ). Популяция частично идентифицируется по месту проживания, а ареал ее проживания может иметь естественные или искусственные границы: естественными границами могут быть реки, горы и т. Д. или пустыни, в то время как примеры искусственных границ включают скошенную траву, искусственные сооружения или дороги. Изучение популяционной экологии фокусируется на количестве особей в районе и на том, как и почему размер популяции меняется с течением времени. Экологи-популяционеры особенно заинтересованы в подсчете, например, голубой бабочки Карнера, потому что она классифицируется как находящаяся под угрозой исчезновения в федеральном масштабе.Однако на распространение и плотность этого вида сильно влияет распространение и численность дикого люпина. Исследователи могут задавать вопросы о факторах, ведущих к сокращению численности дикого люпина, и о том, как они влияют на голубых бабочек Карнера. Например, экологам известно, что дикий люпин процветает на открытых участках, где деревья и кустарники практически отсутствуют. В естественных условиях периодические лесные пожары регулярно уничтожают деревья и кустарники, помогая поддерживать открытые территории, необходимые дикому люпину.Математические модели можно использовать, чтобы понять, как подавление лесных пожаров людьми привело к упадку этого важного растения для голубой бабочки Карнера.
Общественная экология
Биологическое сообщество состоит из различных видов в пределах области, обычно трехмерного пространства, и взаимодействий внутри этих видов и между ними. Экологов сообщества интересуют процессы, управляющие этими взаимодействиями, и их последствия. Вопросы о взаимодействии сородичей часто фокусируются на конкуренции между представителями одного и того же вида за ограниченный ресурс.Экологи также изучают взаимодействия между различными видами; представители разных видов называются гетероспецификами . Примеры гетероспецифических взаимодействий включают хищничество, паразитизм, травоядность, конкуренцию и опыление. Эти взаимодействия могут оказывать регулирующее воздействие на размеры популяций и влиять на экологические и эволюционные процессы, влияющие на разнообразие.
Например, личинки голубой бабочки Карнера образуют мутуалистические отношения с муравьями. Мутуализм — это форма долгосрочных отношений, которые развиваются одновременно между двумя видами и от которых выигрывает каждый вид.Чтобы мутуализм существовал между отдельными организмами, каждый вид должен получать некоторую выгоду от другого как следствие взаимоотношений. Исследователи показали, что вероятность выживания увеличивается, когда за личинками голубой бабочки Карнера (гусеницами) ухаживают муравьи. Это может быть связано с тем, что личинки проводят меньше времени на каждой стадии жизни, когда за ними ухаживают муравьи, что дает им преимущество. Между тем личинки голубой бабочки Карнера выделяют богатое углеводами вещество, которое является важным источником энергии для муравьев.И синие личинки Карнера, и муравьи выигрывают от взаимодействия.
Экология экосистемы
Экология экосистемы является продолжением экологии организмов, популяций и сообществ. Экосистема состоит из биотических, компонентов (живых существ) в области, а также абиотических компонентов, (неживых) этой области. Некоторые из абиотических компонентов включают воздух, воду и почву. Экосистемные биологи задают вопросы о том, как хранятся питательные вещества и энергия и как они перемещаются между организмами и окружающей атмосферой, почвой и водой.
Голубые бабочки Карнера и дикий люпин живут в бесплодной среде обитания дубов и сосен. Эта среда обитания характеризуется естественными нарушениями и бедными питательными веществами почвами с низким содержанием азота. Доступность питательных веществ — важный фактор в распределении растений, обитающих в этой среде обитания. Исследователи, интересующиеся экологией экосистемы, могут задавать вопросы о важности ограниченных ресурсов и перемещении ресурсов, таких как питательные вещества, через биотические и абиотические части экосистемы.
Посмотрите это видео, чтобы увидеть еще одно введение в экологию:

Отделение экологического исследования
Экология также может быть классифицирована на основе:
основные виды исследуемых организмов (например, экология животных, экология растений, экология насекомых)
биомы, в основном изученные (например, экология лесов, экология пастбищ, экология пустынь, бентическая экология, морская экология, городская экология)
географический или климатический район (e.г. арктическая экология, тропическая экология)
рассматриваемый пространственный масштаб (например, макроэкология, ландшафтная экология)
философский подход (например, системная экология, основанная на целостном подходе)
используемые методы (например, молекулярная экология)
Отрасли экологии
Экологию можно разделить на множество дисциплин, используя различные критерии. Многие из этих областей пересекаются, дополняют и информируют друг друга, и некоторые из этих дисциплин существуют изолированно.Например, методы молекулярной экологии могут использоваться для изучения населения, а все виды данных моделируются и анализируются с использованием методов количественной экологии. К специализированным отраслям экологии, среди прочего, относятся:
прикладная экология, практика использования экологических принципов и понимания для решения реальных мировых проблем (включая агроэкологию и природоохранную биологию)
биогеохимия, влияние биоты на глобальную химию, а также циклы вещества и энергии, которые переносят химические компоненты Земли во времени и пространстве
биогеография, изучение географического распространения видов
экология сохранения, изучающая, как снизить риск исчезновения видов
экологическая сукцессия, которая фокусируется на понимании направленного изменения растительности
эволюционная экология или экоэволюция, которая рассматривает эволюционные изменения в контексте популяций и сообществ, в которых существуют организмы
функциональная экология, изучение ролей или функций, которые определенные виды (или их группы) играют в экосистеме
глобальная экология, которая изучает экологические явления в максимально возможном масштабе, решая макроэкологические вопросы
морская экология и водная экология, где доминирующей экологической средой является вода
микробная экология, экология микроорганизмов
палеоэкология, которая пытается понять взаимоотношения между видами в сообществах окаменелостей
экология восстановления, которая пытается понять экологическую основу, необходимую для восстановления нарушенных или поврежденных экосистем
экология почв, экология педосферы
Экология города, изучение экосистем в городах
Междисциплинарные поля
Экология также играет важную роль во многих междисциплинарных областях:
экологический дизайн и экологическая инженерия
экологическая экономика
праздничная экология
Экология человека и экологическая антропология
социальная экология, экологическое здоровье и экологическая психология
Экология также вдохновила (и дала свое название) другим небиологическим дисциплинам, таким как
промышленная экология
медиаэкология
программная экология и информационная экология
Наконец, экология используется для описания нескольких философий или идеологий, таких как
глубокая экология
социальная экология
Проверьте свое понимание
Ответьте на вопросы ниже, чтобы увидеть, насколько хорошо вы понимаете темы, затронутые в предыдущем разделе.В этой короткой викторине , а не засчитываются в вашу оценку в классе, и вы можете пересдавать ее неограниченное количество раз.
Используйте этот тест, чтобы проверить свое понимание и решить, следует ли (1) изучить предыдущий раздел дальше или (2) перейти к следующему разделу.
Сфера экологии | Безграничная биология
Введение в экологию
Экология — это изучение организмов, популяций и сообществ, поскольку они связаны друг с другом и взаимодействуют в экосистемах, которые они составляют.
Цели обучения
Опишите исследование экологии
Основные выводы
Ключевые моменты
В экологии экосистемы состоят из организмов, сообществ, которые они составляют, и неживых аспектов их окружающей среды.
Четыре основных уровня изучения экологии — это организм, популяция, сообщество и экосистема.
Экосистемные процессы — это процессы, которые поддерживают и регулируют окружающую среду.
Экологические области исследования включают темы, начиная от взаимодействия и адаптации организмов в экосистеме до абиотических процессов, которые стимулируют развитие этих экосистем.
Ключевые термины
экология : раздел биологии, изучающий взаимоотношения организмов с окружающей средой и друг с другом
экосистема : система, образованная экологическим сообществом и окружающей средой, которая функционирует как единое целое
экофизиология : изучение взаимосвязи и адаптации физиологии организма и окружающей его среды
Введение в экологию
Экология — это изучение взаимодействия живых организмов с окружающей их средой.В рамках экологической дисциплины исследователи работают на четырех конкретных уровнях, иногда дискретно, а иногда и частично. Эти уровни — организм, популяция, сообщество и экосистема. В экологии экосистемы состоят из динамически взаимодействующих частей, которые включают в себя организмы, сообщества, которые они составляют, и неживые (абиотические) компоненты их окружающей среды. Экосистемные процессы, такие как первичное производство, почвообразование (формирование почвы), круговорот питательных веществ и различные виды деятельности по созданию ниш, регулируют поток энергии и вещества через окружающую среду.Эти процессы поддерживаются организмами с определенными особенностями жизненного цикла. Разнообразие организмов, называемое биоразнообразием, которое относится к разным видам, генам и экосистемам, улучшает определенные экосистемные услуги.
Уровни экологического исследования : Экологи изучают на нескольких биологических уровнях организации, которые включают организм, популяцию, сообщество и экосистему.
По сути, экологи пытаются объяснить:
жизненные процессы
взаимодействия, взаимосвязи, поведение и адаптации организмов
движение материалов и энергии через живые сообщества
сукцессионное развитие экосистем
изобилие и распространение организмов и биоразнообразие в контексте окружающей среды
Существует множество практических приложений экологии в природоохранной биологии, управлении водно-болотными угодьями, управлении природными ресурсами (агроэкология, сельское хозяйство, лесное хозяйство, агролесоводство, рыболовство), городском планировании (городская экология), здоровье населения, экономике, фундаментальных и прикладных науках и человеческих социальное взаимодействие (экология человека).Организмы и ресурсы включают экосистемы, которые, в свою очередь, поддерживают механизмы биофизической обратной связи, которые сдерживают процессы, воздействующие на живые (биотические) и неживые (абиотические) компоненты планеты. Экосистемы поддерживают функции жизнеобеспечения и производят природный капитал, такой как производство биомассы (продукты питания, топливо, волокна и лекарства), регулирование климата, глобальные биогеохимические циклы, фильтрация воды, почвообразование, борьба с эрозией, защита от наводнений и многое другое. характеристики, имеющие научную, историческую, экономическую или внутреннюю ценность.
Существует также множество подкатегорий экологии, таких как экология экосистем, экология животных и экология растений, которые рассматривают различия и сходства различных растений в различных климатах и средах обитания. Кроме того, физиологическая экология или экофизиология изучает реакцию отдельного организма на окружающую среду, в то время как популяционная экология рассматривает сходства и различия популяций и то, как они сменяют друг друга с течением времени.
Наконец, важно отметить, что экология не является синонимом окружающей среды, защиты окружающей среды, естествознания или науки об окружающей среде.Он также отличается от исследований эволюционной биологии, генетики и этологии, хотя и тесно связан с ними.
Экология организмов и экология населения
Экология организмов и популяций изучает адаптации, которые позволяют организмам жить в среде обитания, и взаимоотношения организмов друг с другом.
Цели обучения
Опишите популяции, изученные в области популяционной экологии, и организмы, изученные в области экологии организмов.
Основные выводы
Ключевые моменты
Экология организма фокусируется на морфологических, физиологических и поведенческих адаптациях, которые позволяют организму выжить в определенной среде обитания.
Популяционная экология изучает количество особей на территории, а также то, как и почему размер их популяции меняется с течением времени.
Голубая бабочка Карнера, находящийся под угрозой исчезновения вид, является хорошей моделью как для органической, так и для популяционной экологии, поскольку она зависит, как популяция, от определенного растения, произрастающего в определенных областях, что, таким образом, влияет на распространение и численность бабочек.
Ключевые термины
аналог : организм, принадлежащий к тому же виду, что и другой
популяция : совокупность организмов определенного вида, обладающих определенной представляющей интерес характеристикой, чаще всего живущей на данной территории
яйцеклад : откладывать яйца
Экология организма
Голубая бабочка Карнера : Голубая бабочка Карнера (Lycaeides melissa samuelis) — редкая бабочка, которая обитает только на открытых участках с небольшим количеством деревьев или кустарников, таких как сосновые пустоши и дубовые саванны.Он может откладывать яйца только на растения люпина.
Исследователи, изучающие экологию на уровне организма, заинтересованы в адаптациях, которые позволяют людям жить в определенных средах обитания. Эти адаптации могут быть морфологическими (относящимися к изучению формы или структуры), физиологическими и поведенческими. Например, голубая бабочка Карнера ( Lycaeides melissa samuelis ) считается специалистом, потому что самки преимущественно откладывают яйца (то есть откладывают яйца) на дикого люпина.Эта предпочтительная адаптация означает, что голубая бабочка Карнера в значительной степени зависит от присутствия диких растений люпина для ее дальнейшего выживания.
Люпин дикий : Люпин дикий (Lupinus perennis) является растением-хозяином голубой бабочки Карнера.
После вылупления личинки гусениц выходят и проводят от четырех до шести недель, питаясь исключительно диким люпином. Гусеницы окукливаются (претерпевают метаморфоз), превращаясь в бабочек примерно через четыре недели. Взрослые бабочки питаются нектаром цветов дикого люпина и других видов растений.Исследователь, заинтересованный в изучении голубых бабочек Карнера на уровне организма, может не только задавать вопросы о кладке яиц, но и задавать вопросы о предпочтительной температуре бабочек (физиологический вопрос) или о поведении гусениц, когда они находятся на разных личиночных стадиях ( поведенческий вопрос).
Экология населения
Популяция — это группа скрещивающихся организмов, которые являются членами одного и того же вида, живущими на одной территории в одно и то же время.Организмы, которые все являются членами одного вида или популяции, называются конспецификами. Население частично идентифицируется по месту жительства; ареал его проживания может иметь естественные или искусственные границы. Естественными границами могут быть реки, горы или пустыни, а примерами искусственных границ являются скошенная трава или искусственные сооружения, такие как дороги. Изучение популяционной экологии фокусируется на количестве особей в районе и на том, как и почему размер популяции меняется с течением времени. Экологи-популяционеры особенно заинтересованы в подсчете, например, голубой бабочки Карнера, потому что она классифицируется как находящаяся под угрозой исчезновения в федеральном масштабе.Однако на распространение и плотность этого вида сильно влияет распространение и численность дикого люпина. Исследователи могут задавать вопросы о факторах, ведущих к сокращению численности дикого люпина, и о том, как они влияют на голубых бабочек Карнера. Например, экологам известно, что дикий люпин процветает на открытых участках, где деревья и кустарники практически отсутствуют. В естественных условиях периодические лесные пожары регулярно уничтожают деревья и кустарники, помогая поддерживать открытые территории, необходимые дикому люпину.Математические модели можно использовать, чтобы понять, как подавление лесных пожаров людьми привело к упадку этого важного растения для голубой бабочки Карнера.
Экология сообщества и экология экосистем
Экология сообщества изучает взаимодействие между различными видами; абиотические и биотические факторы влияют на них на уровне экосистемы.
Цели обучения
Различать экологию сообщества и экологию экосистемы
Основные выводы
Ключевые моменты
Экология сообщества фокусируется на процессах, управляющих взаимодействиями между различными видами, и их общих последствиях.
Экология экосистемы изучает все органические, популяционные и общественные компоненты территории, а также неживые аналоги.
Мутуалистические отношения между голубой бабочкой Карнера и муравьями представляют интерес для экологических исследований сообщества, поскольку оба вида взаимодействуют в пределах одной области и влияют на выживаемость друг друга; в свою очередь, на них обоих влияют бедные питательными веществами почвы, которые являются частью экологии экосистемы.
Ключевые термины
сообщество : группа взаимозависимых организмов, населяющих один регион и взаимодействующих друг с другом
аналог : организм, принадлежащий к тому же виду, что и другой
гетероспецифический : организм, принадлежащий к другому виду к другому
Общественная экология
Биологическое сообщество состоит из различных видов в пределах области, обычно трехмерного пространства, и взаимодействий внутри этих видов и между ними.Экологов сообщества интересуют процессы, управляющие этими взаимодействиями, и их последствия. Вопросы о взаимодействии сородичей часто фокусируются на конкуренции между представителями одного и того же вида за ограниченный ресурс. Экологи также изучают взаимодействия между различными видами; представители разных видов называются гетероспецифическими. Примеры гетероспецифических взаимодействий включают хищничество, паразитизм, травоядность, конкуренцию и опыление. Эти взаимодействия могут оказывать регулирующее воздействие на размеры популяций и влиять на экологические и эволюционные процессы, влияющие на разнообразие.
Например, личинки голубой бабочки Карнера образуют мутуалистические отношения с муравьями. Мутуализм — это форма долгосрочных отношений, которые развиваются одновременно между двумя видами и от которых выигрывает каждый вид. Чтобы мутуализм существовал между отдельными организмами, каждый вид должен получать некоторую выгоду от другого как следствие взаимоотношений. Исследователи показали, что вероятность выживания увеличивается, когда за личинками голубой бабочки Карнера (гусеницами) ухаживают муравьи.Это может быть связано с тем, что личинки проводят меньше времени на каждой стадии жизни, когда за ними ухаживают муравьи, что дает им преимущество. Между тем личинки голубой бабочки Карнера выделяют богатое углеводами вещество, которое является важным источником энергии для муравьев. И синие личинки Карнера, и муравьи выигрывают от взаимодействия.
Гусеница голубой бабочки Карнера : Гусеницы голубой бабочки Карнера вступают в полезные взаимодействия с муравьями. Эти мутуалистические отношения являются примером экологического исследования сообщества, целью которого является изучение взаимодействия между различными видами, живущими в определенной области.
Экология экосистемы
Экология экосистемы является продолжением экологии организмов, популяций и сообществ. Экосистема состоит из всех биотических компонентов (живых существ) в области, а также абиотических компонентов этой области (неживых существ).